iOS 视频录制功能

本文对之前做过的相机模块做个小结，包括自定义相机进行视频拍摄，视频处理及保存等，感兴趣的朋友可以做个参考

框架介绍 AVFoundation

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常用于媒体录制、编辑、播放，音频录制和播放，视频音频解码等

常用类：AVCaptureDevice、 AVCaptureDeviceInput、 AVCapturePhotoOutput、 AVCaptureVideoPreviewLayer、
AVAsset、 AVAssetReader、 AVAssetWriter、 CMSampleBuffer、 AVPlayer、 CMTime、 AVCaptureMovieFileOutput、 AVCaptureMetadataOutput等

AVAsset 是一个抽象类，定义了一个资产文件的抽象接口AVURLAsset 通过 URL 创建，URL 可以是本地资源，也可以是网络资源
AVAssetReader 用以读取 AVAsset 的媒体数据，可以直接将未解码的媒体数据解码为可用数据
AVAssetWriter 可以将媒体数据 CMSampleBuffer 写入指定的文件中
CMSampleBuffer 是 Core Foundation 对象，是音频, 视频的压缩或未压缩数据样本
CMTime 一个表示时间的结构体。以分数的形式表示时间
AVCaptureMovieFileOutput 将音频和视频数据输出到文件中
AVCaptureMetadataOutput 元数据捕获输出该 Output 比较牛逼，可以用来扫描条形码，人脸，二维码，UPC-E 商品条形码等信息。

准备工作

1.判断有无权限

AVAuthorizationStatus authStatus = [AVCaptureDevice authorizationStatusForMediaType:AVMediaTypeVideo];

如果未申请过权限，则进行权限获取

[AVCaptureDevice requestAccessForMediaType:AVMediaTypeVideo completionHandler:^(BOOL granted) {
            dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
                if (granted) {
                   // 申请权限成功
                } else {
                   // 申请权限失败
                }
            });
        }];

如果默认横屏，需要根据屏幕方向进行旋转

自定义相机配置信息

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Capture 系统体系结构主要部分是会话，输入和输出

Capture 会话将一个或多个输入连接到一个或多个
输出。输入是媒体的来源，包括捕获设备相机和麦克风。输出是从输入中获取媒体数据，例如写入磁盘文件并产生一个电影文件。

需要创建以下属性

@property (nonatomic ,strong) AVCaptureSession *session; // 会话 由他把输入输出结合在一起，并开始启动捕获设备（摄像头）
@property (nonatomic ,strong) AVCaptureDevice *device; // 视频输入设备
@property (nonatomic ,strong) AVCaptureDevice *audioDevice; // 音频输入设备
@property (nonatomic ,strong) AVCaptureDeviceInput *deviceInput;//图像输入源
@property (nonatomic ,strong) AVCaptureDeviceInput *audioInput; //音频输入源
@property (nonatomic ,strong) AVCaptureAudioDataOutput *audioPutData;   //音频输出源
@property (nonatomic ,strong) AVCaptureVideoDataOutput *videoPutData;   //视频输出源
@property (nonatomic ,strong) AVCaptureVideoPreviewLayer *previewLayer;
@property (nonatomic ,strong) AVCaptureConnection *connection;
@property (nonatomic ,strong) AVAssetWriter *writer;//视频采集
@property (nonatomic ,strong) AVAssetWriterInput *writerAudioInput;//音频采集
@property (nonatomic ,strong) AVAssetWriterInput *writerVideoInput;//视频采集

初始化session会话 AVCaptureSession 采集会话，用于管理并协调输入设备和输出设备

    self.session = [[AVCaptureSession alloc] init];
    if ([self.session canSetSessionPreset:AVCaptureSessionPresetHigh]){
        self.session.sessionPreset = AVCaptureSessionPresetHigh;
    }else if ([self.session canSetSessionPreset:AVCaptureSessionPresetiFrame960x540]) {
        self.session.sessionPreset = AVCaptureSessionPresetiFrame960x540;
    }

获取视频输入设备(摄像头)

    self.device = [AVCaptureDevice defaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
    [_device isFocusModeSupported:AVCaptureFocusModeContinuousAutoFocus];

创建视频输入源并添加到会话

    NSError *error = nil;
    self.deviceInput = [[AVCaptureDeviceInput alloc] initWithDevice:self.device error:&error];
    if (!error) {
        if ([self.session canAddInput:self.deviceInput]) {
            [self.session addInput:self.deviceInput];
        }
    }

创建视频输出源并添加到会话

    NSDictionary *videoSetting = @{(id)kCVPixelBufferPixelFormatTypeKey:@(kCVPixelFormatType_32BGRA)};
    self.videoPutData = [[AVCaptureVideoDataOutput alloc] init];
    self.videoPutData.videoSettings = videoSetting;
    self.videoPutData.alwaysDiscardsLateVideoFrames = YES; //立即丢弃旧帧，节省内存，默认YES
    dispatch_queue_t videoQueue = dispatch_queue_create("vidio", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    [self.videoPutData setSampleBufferDelegate:self queue:videoQueue];
    if ([self.session canAddOutput:self.videoPutData]) {
        [self.session addOutput:self.videoPutData];
    }
    // 设置 imageConnection 控制相机拍摄视频的角度方向
    AVCaptureConnection *imageConnection = [self.videoPutData connectionWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
    if (imageConnection.supportsVideoOrientation) {
        imageConnection.videoOrientation = AVCaptureVideoOrientationLandscapeRight;
    }

获取音频输入设备

    self.audioDevice = [[AVCaptureDevice devicesWithMediaType:AVMediaTypeAudio] firstObject];

创建音频输入源并添加到会话

    NSError *audioError = nil;
    self.audioInput = [[AVCaptureDeviceInput alloc] initWithDevice:self.audioDevice error:&audioError];
    if (!audioError) {
        if ([self.session canAddInput:self.audioInput]) {
            [self.session addInput:self.audioInput];
        }
    }

创建音频输出源并添加到会话

    self.audioPutData = [[AVCaptureAudioDataOutput alloc] init];
    if ([self.session canAddOutput:self.audioPutData]) {
        [self.session addOutput:self.audioPutData];
    }
    dispatch_queue_t audioQueue = dispatch_queue_create("audio", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    [self.audioPutData setSampleBufferDelegate:self queue:audioQueue]; // 设置写入代理

初始化预览层，session会话负责驱动input输入源进行信息的采集，layer预览层负责把采集到的图像进行渲染显示

    self.previewLayer = [[AVCaptureVideoPreviewLayer alloc]initWithSession:self.session];
    self.previewLayer.frame = CGRectMake(0, 0, width,height);
    self.previewLayer.connection.videoOrientation = AVCaptureVideoOrientationLandscapeRight; // 图层展示拍摄角度方向
    self.previewLayer.videoGravity = AVLayerVideoGravityResizeAspectFill;
    [self.view.layer addSublayer:self.previewLayer];

开始采集

    [self.session startRunning];

视频拍摄属性设置（可选项）

切换摄像头

[self.session stopRunning];
    // 1. 获取当前摄像头
    AVCaptureDevicePosition position = self.deviceInput.device.position;
    
    //2. 获取当前需要展示的摄像头
    if (position == AVCaptureDevicePositionBack) {
        position = AVCaptureDevicePositionFront;
    } else {
        position = AVCaptureDevicePositionBack;
    }
    
    // 3. 根据当前摄像头创建新的device
    AVCaptureDevice *device = [self getCameraDeviceWithPosition:position];
    
    // 4. 根据新的device创建input
    AVCaptureDeviceInput *newInput = [AVCaptureDeviceInput deviceInputWithDevice:device error:nil];
    
    //5. 在session中切换input
    [self.session beginConfiguration];
    [self.session removeInput:self.deviceInput];
    [self.session addInput:newInput];
    [self.session commitConfiguration];
    self.deviceInput = newInput;
    
    [self.session startRunning];

闪光灯

if ([self.device lockForConfiguration:nil]) {

        if ([self.device hasFlash]) {

            if (self.device.flashMode == AVCaptureFlashModeAuto) {
                self.device.flashMode = AVCaptureFlashModeOn;
                [self.flashBtn setImage:[UIImage imageNamed:@"shanguangdeng_kai"] forState:UIControlStateNormal];

            }else if (self.device.flashMode == AVCaptureFlashModeOn){
                self.device.flashMode = AVCaptureFlashModeOff;
                [self.flashBtn setImage:[UIImage imageNamed:@"shanguangdeng_guan"] forState:UIControlStateNormal];

            }else{

                self.device.flashMode = AVCaptureFlashModeAuto;
                [self.flashBtn setImage:[UIImage imageNamed:@"shanguangdeng_zidong"] forState:normal];
            }
        }
        [self.device unlockForConfiguration];
    }

聚焦

// 添加聚焦手势
- (void)addTap {
    UITapGestureRecognizer *tap = [[UITapGestureRecognizer alloc] initWithTarget:self action:@selector(focusGesture:)];
    [self.view addGestureRecognizer:tap];
}

- (void)focusGesture:(UITapGestureRecognizer*)gesture{
    CGPoint point = [gesture locationInView:gesture.view];
   CGSize size = self.view.bounds.size;
    // focusPoint 函数后面Point取值范围是取景框左上角（0，0）到取景框右下角（1，1）之间,有时按这个来但位置不对，按实际适配
    CGPoint focusPoint = CGPointMake( point.x /size.width , point.y/size.height );
    if ([self.device lockForConfiguration:nil]) {
        [self.session beginConfiguration];
        /*****必须先设定聚焦位置，在设定聚焦方式******/
        //聚焦点的位置
        if ([self.device isFocusPointOfInterestSupported]) {
            [self.device setFocusPointOfInterest:focusPoint];
        }
        // 聚焦模式
        if ([self.device isFocusModeSupported:AVCaptureFocusModeAutoFocus]) {
            [self.device setFocusMode:AVCaptureFocusModeAutoFocus];
        }else{
            NSLog(@"聚焦模式修改失败");
        }
        //曝光点的位置
        if ([self.device isExposurePointOfInterestSupported]) {
            [self.device setExposurePointOfInterest:focusPoint];
        }
        //曝光模式
        if ([self.device isExposureModeSupported:AVCaptureExposureModeContinuousAutoExposure]) {
            [self.device setExposureMode:AVCaptureExposureModeContinuousAutoExposure];
        } else {
            NSLog(@"曝光模式修改失败");
        }
        [self.device unlockForConfiguration];
        [self.session commitConfiguration];
    }
}

视频录制方式一 --- 通过AVAssetWriter写入

视频录制需要在沙盒中先生成一个路径，用于存储视频录制过程中的文件信息写入，等视频资料全部写入完成后，即可获取到完整的视频

生成路径

- (NSURL *)createVideoFilePathUrl
{
    NSString *documentPath = [NSHomeDirectory() stringByAppendingString:@"/Documents/shortVideo"];

    NSDateFormatter *dateFormatter = [[NSDateFormatter alloc] init];
    [dateFormatter setDateFormat:@"yyyyMMddHHmmss"];

    NSString *destDateString = [dateFormatter stringFromDate:[NSDate date]];
    NSString *videoName = [destDateString stringByAppendingString:@".mp4"];

    NSString *filePath = [documentPath stringByAppendingFormat:@"/%@",videoName];

    NSFileManager *manager = [NSFileManager defaultManager];
    BOOL isDir;
    if (![manager fileExistsAtPath:documentPath isDirectory:&isDir]) {
        [manager createDirectoryAtPath:documentPath withIntermediateDirectories:YES attributes:nil error:nil];

    }
    
    return [NSURL fileURLWithPath:filePath];
}

开始录制, 完成录制配置的设置

2.1 获取存储路径存储路径在沙盒中，需要唯一

self.preVideoURL = [self createVideoFilePathUrl];

2.2 开启异步线程进行写入配置

dispatch_queue_t writeQueueCreate = dispatch_queue_create("writeQueueCreate", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(writeQueueCreate, ^{

})

2.3. 生成视频采集对象

NSError *error = nil;
self.writer = [AVAssetWriter assetWriterWithURL:self.preVideoURL fileType:AVFileTypeMPEG4 error:&error];

2.4. 生成图像采集对象并添加到视频采集对象可以对图像及音频采集对象进行设置，格式，尺寸，码率、帧率、频道等等

NSInteger numPixels = width * height;
//每像素比特
 CGFloat bitsPerPixel = 12.0;
NSInteger bitsPerSecond = numPixels * bitsPerPixel;
// 码率和帧率设置
NSDictionary *compressionProperties = @{ AVVideoAverageBitRateKey : @(bitsPerSecond),
                                                     AVVideoExpectedSourceFrameRateKey : @(30),
                                                     AVVideoMaxKeyFrameIntervalKey : @(30),
                                                     AVVideoProfileLevelKey : AVVideoProfileLevelH264BaselineAutoLevel };
//视频属性
NSDictionary *videoSetting = @{ AVVideoCodecKey : AVVideoCodecTypeH264,
                                            AVVideoWidthKey : @(width),
                                            AVVideoHeightKey : @(height),
                                            AVVideoScalingModeKey : AVVideoScalingModeResizeAspectFill,
                                            AVVideoCompressionPropertiesKey : compressionProperties };
self.writerVideoInput = [AVAssetWriterInput assetWriterInputWithMediaType:AVMediaTypeVideo outputSettings:videoSetting];
self.writerVideoInput.expectsMediaDataInRealTime = YES; //expectsMediaDataInRealTime 必须设为yes，需要从capture session 实时获取数据

if ([self.writer canAddInput:self.writerVideoInput]) {
     [self.writer addInput:self.writerVideoInput];
}

2.5. 生成音频采集对象并添加到视频采集对象

NSDictionary *audioSetting = @{ AVEncoderBitRatePerChannelKey : @(28000),
                                            AVFormatIDKey : @(kAudioFormatMPEG4AAC),
                                            AVNumberOfChannelsKey : @(1),
                                            AVSampleRateKey : @(22050) };
self.writerAudioInput = [AVAssetWriterInput assetWriterInputWithMediaType:AVMediaTypeAudio outputSettings:audioSetting];
            
self.writerAudioInput.expectsMediaDataInRealTime = YES; //expectsMediaDataInRealTime 必须设为yes，需要从capture session 实时获取数据
            
 if ([self.writer canAddInput:self.writerAudioInput]) {
     [self.writer addInput:self.writerAudioInput];
}

上面的写法会在获取到视频信息的时候开始写入录制，避免出现先写入语音信息，导致开始的时候有语音但是没有视频信息问题出现（实测此问题不明显，根据个人需要看是否添加）
startSessionAtSourceTime方法用于设置开始播放时间

文件写入开始录制可以设置开始播放时间，避免开头空白视频的问题 startSessionAtSourceTime
在回调方法captureOutput:didOutputSampleBuffer:romConnection:中，第一次收到数据时启动文件写入，并将每一次的数据写入到文件中

    CMFormatDescriptionRef desMedia = CMSampleBufferGetFormatDescription(sampleBuffer);
    CMMediaType mediaType = CMFormatDescriptionGetMediaType(desMedia);
    if (mediaType == kCMMediaType_Video) {
        if (!self.canWritting) {
            [self.writer startWriting];
            CMTime timestamp = CMSampleBufferGetPresentationTimeStamp(sampleBuffer);
            self.canWritting = YES;
            [self.writer startSessionAtSourceTime:timestamp];
        }
    }
    
    if (self.canWritting) {
        if (mediaType == kCMMediaType_Video) {
            if (self.writerVideoInput.readyForMoreMediaData) {
                BOOL success = [self.writerVideoInput appendSampleBuffer:sampleBuffer];
                if (!success) {
                    NSLog(@"video write failed");
                }
            }
        }else if (mediaType == kCMMediaType_Audio){
            if (self.writerAudioInput.readyForMoreMediaData) {
                BOOL success = [self.writerAudioInput appendSampleBuffer:sampleBuffer];
                if (!success) {
                    NSLog(@"audio write failed");
                }
            }
        }
    }

结束录制
创建异步线程并在其中完成结束录制操作

dispatch_queue_t writeQueue = dispatch_queue_create("writeQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(writeQueue, ^{
   if (weakSelf.writer.status == AVAssetWriterStatusWriting) {
         [weakSelf.writer finishWritingWithCompletionHandler:^{
               /// 完成操作
         }];
    }
});

视频录制方式二 --- 通过AVCaptureMovieFileOutput写入

1.创建视频输出源只需要生成一个视频输出源，不需要生成音频输出源

  @property (nonatomic ,strong) AVCaptureMovieFileOutput *movieFileOutPut; // 影片输出源
  …………
  …………
    // 创建视频输出源 并添加到会话
    self.movieFileOutPut = [[AVCaptureMovieFileOutput alloc] init];
    // 设置输出对象的一些属性
    AVCaptureConnection *captureConnection=[self.movieFileOutPut connectionWithMediaType:AVMediaTypeVideo];    //设置防抖
    // 视频防抖 是在 iOS 6 和 iPhone 4S 发布时引入的功能。到了 iPhone 6，增加了更强劲和流畅的防抖模式，被称为影院级的视频防抖动。相关的 API 也有所改动 (目前为止并没有在文档中反映出来，不过可以查看头文件）。防抖并不是在捕获设备上配置的，而是在 AVCaptureConnection 上设置。由于不是所有的设备格式都支持全部的防抖模式，所以在实际应用中应事先确认具体的防抖模式是否支持：
    if ([captureConnection isVideoStabilizationSupported ]) {
        captureConnection.preferredVideoStabilizationMode=AVCaptureVideoStabilizationModeAuto;
    }
    // 预览图层和视频方向保持一致
    captureConnection.videoOrientation = AVCaptureVideoOrientationLandscapeRight;
    // 将设备输出添加到会话中
    if ([_session canAddOutput:self.movieFileOutPut]) {
        [_session addOutput:self.movieFileOutPut];
    }

1. 生成存储路径
3.调用录制方法传入路径，文件自动写入直接调用录制方法，不需要配置文件写入对象

  [self.movieFileOutPut startRecordingToOutputFileURL:self.preVideoURL recordingDelegate:self];

4.完成录制

  [self.movieFileOutPut stopRecording];

5.在代理方法中监控录制状态完成，获取到文件

  -(void)captureOutput:(AVCaptureFileOutput *)output didFinishRecordingToOutputFileAtURL:(NSURL *)outputFileURL fromConnections:(NSArray *)connections error:(NSError *)error {
    …………
}

AVCaptureMovieFileOutput方式提供了暂停录制方法和恢复录制方法，但是仅mac os可用

AVAssetWriter不支持暂停录制，尝试过暂停文件写入，结果为空白段，且音频时间顺序混乱，状态枚举无暂停状态，不支持

两种录制方式对比

相同点：数据采集都在AVCaptureSession中进行，视频和音频的输入都一样，画面的预览一致。
不同点：

1.AVCaptureMovieFileOutput较为简便，只需要一个输出即可；
AVAssetWriter 需要 AVCaptureVideoDataOutput 和 AVCaptureAudioDataOutput 两个单独的输出，拿到各自的输出数据后，然后自己进行相应的处理
2.AVAssetWriter可以配置更多的参数，更为灵活
3.文件处理不一致， AVAssetWriter可以拿到实时数据流
AVCaptureMovieFileOutput 如果要剪裁视频，因为系统已经把数据写到文件中了，我们需要从文件中独到一个完整的视频，然后处理；
而AVAssetWriter我们拿到的是数据流，还没有合成视频，对数据流进行处理

视频处理

录制完成之后可以通过之前的路径来获取视频文件，进行播放、保存等操作
保存

    PHPhotoLibrary *photoLibrary = [PHPhotoLibrary sharedPhotoLibrary];
    [photoLibrary performChanges:^{
        [PHAssetChangeRequest creationRequestForAssetFromVideoAtFileURL:self.preVideoURL];
    } completionHandler:^(BOOL success, NSError * _Nullable error) {
        if (success) {
            NSLog(@"已将视频保存至相册");
        } else {
            NSLog(@"未能保存视频到相册");
        }
    }];

拍照属性设置（可选项）

参考相机拍照属性设置 https://www.jianshu.com/p/e2de8a85b8aa