【iOS】自定义相机（一）基础介绍

前言

在开发中，我们使用UIImagePickerController可以很简单的使用系统的相机进行拍照，但这个固定样式的相机并不灵活。很多时候，我们可能需要自定义相机、需要录制音频。这时候就需要使用 AVFoundation 获取摄像头与麦克风的信息来进行拍照、录制视频和录制音频的操作。

当前效果图

该系列的文章处于不断更新的过程中，项目地址如下：SCCamera

【iOS】自定义相机（二）权限获取
【iOS】自定义相机（三）预览视图
【iOS】自定义相机（四）会话配置
【iOS】自定义相机（五）相机设置
【iOS】自定义相机（六）拍照与录像
【iOS】自定义相机（七）人脸检测

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AVFoundation 媒体捕获架构

AVCaptureSession是在做自定义相机里面最重要的一个类，我们需要将各种音视频捕获的输入(AVCaptureInput)与输出(AVCaptureOutput)添加到session中。最终通过运行session来让这些输入输出协同工作起来。

AVFoundation 媒体捕获架构.png

上图中左侧的属于AVCaptureInput，右侧的属于AVCaptureOutput。箭头的指向表示的是一个音视频流输入和输出的方向。

• AVCaptureSession：捕捉会话
  • AVFoundation 媒体捕获的核心类
  • 一个捕捉会话相当于一个虚拟的“插线板”，用于连接输入和输出的资源
• AVCaptureDevice：捕捉媒体设备
  • 摄像头和麦克风等物理设备的接口
• AVCaptureInput：捕捉输入
  • AVCaptureDeviceInput：音视频捕获设备输入类
    • 需要使用AVCaptureDevice创建
    • 音频和视频需要使用麦克风和摄像头分别获取
• AVCaptureOutput：捕捉输出
  • AVCaptureVideoDataOutput：视频数据输出类
    • 通过AVCaptureVideoDataOutputSampleBufferDelegate获取视频流数据，即视频中每一帧的数据
  • AVCaptureAudioDataOutput：音频数据输出类
    • 通过AVCaptureAudioDataOutputSampleBufferDelegate获取音频流数据，即每一帧的音频数据
  • AVCaptureMetadataOutput：识别结果输出类
    • 通过AVCaptureMetadataOutputObjectsDelegate获取系统原生的识别结果
    • 可以用来进行简单的人脸检测、二维码扫描，具体需要调用[_metaOutput availableMetadataObjectTypes]查看当前设备支持的识别功能
  • AVCaptureStillImageOutput：静态图片输出类
    • 用于进行拍摄静态照片
    • 在iOS10被弃用，需要使用AVCapturePhotoOutput来替代（AVCapturePhotoOutput将会在后面的文章中进行介绍）
  • AVCaptureMovieFileOutput：视频文件输出类
    • 用于进行视频录制
    • ※ 现在AVCaptureMovieFileOutput还不能与AVCaptureVideoDataOutput共用，所有后面我将提供两种录制视频的方式
• AVCaptureVideoPreviewLayer：预览显示用的CALayer
  • 将相机采集到的视频数据渲染到Layer上，进行预览鲜果展示
  • 通过设置该类的session属性为当前AVCaptureSession对象即可，十分方便快捷
• AVCaptureConnection：连接
  • 在上图中，其实还有一个类没有明确的名字，而是由一个连接不同组件的黑色箭头所表示
  • 捕捉会话首先需要确定由给定捕捉设备输入渲染的媒体类型，并自动创建其能够接受该媒体类型的捕捉输出端的连接

自定义相机架构设计

整体采用 MVC 进行架构，主要是将视图布局和复杂的 AVFoundation 对象操作使用分层，并且采用 Manager 来独立封装摄像头操作、拍照操作、录制视频操作。

整体架构

架构优点

• 分层：视图层与逻辑层区分，使得 UI 层的修改十分方便
• 封装：对 AVFoundation 中的操作进行分类，分成三个不同Manager，有助于增加SCCameraController中代码的可读性
• 灵活：SCCameraController持有session和各种输入输出。这种方式看似比较杂乱，但比较具有灵活性。我们只需要将需要用到的视图、需要的输入输出和对应的操作Manager组合在一起就可以完成对应的需求。

自定义相机启动主要流程

1. 检查相机与麦克风权限
2. 创建AVCaptureSession对象
3. 创建AVCaptureDeviceInput并添加到session中
4. 设置AVCaptureVideoPreviewLayer的session属性，显示预览效果
5. 创建AVCaptureDeviceOutput并添加到session中
6. [session startRunning]开始工作

官方文档

Cameras and Media Capture
AVCam: Building a Camera App