iOS視頻開發經驗

iOS視頻開發經驗

手機比PC的優勢除了便攜外,我認為最重要的就是可以快速方便的創作多媒體作品。照片分享,語音輸入,視頻錄制,地理位置。一個成功的手機APP從產品形態上都有這其中的一項或多項,比如instagram,微信。如果把Web2.0的交互體驗照搬到手機上就是死路一條。 當智能手機遇上視頻就像潘金蓮遇上西門慶,各取所需一拍即合,想不發生點事情都難。他們的結晶就是微視頻。微視頻可以說把手機的視頻錄制和碎片時間兩個特點發揮到了極致,視頻相關的APP現在無溫不火的原因我認為跟坑爹的運營商有關。雖然現在移動網絡流量小速度慢,但是不妨礙我們先把技術積累做起來。

這篇文章主要介紹本人在iOS視頻開發中的一點經驗。
視頻實質:

純粹的視頻(不包括音頻)實質上就是一組幀圖片,經過視頻編碼成為視頻(video)文件再把音頻(audio)文件有些還有字幕文件組裝在一起成為我們看到的視頻(movie)文件。1秒內出現的圖片數就是幀率,圖片間隔越小畫面就越流暢,所以幀率越高效果就越好,需要的存儲空間也就越多。
視頻編碼:

因為不進行編碼的視頻數據量非常大,會造成存儲和傳輸上的困難,所以視頻文件都需要在錄制完成后進行編碼。視頻編碼主要從兩個維度壓縮數據。

1、單張圖像某一區域相鄰像素相似,比如一片紅色只記錄紅色色值和區域,不用記錄這個區域的每一個像素點。
2、相鄰圖像之間內容相似,因為相鄰兩幀要制造連續的效果,所以兩幀之間的內容一般非常接近。目前主流的視頻編碼技術都是用圖像編碼方法對第一幀進行編碼,然后用某種方式描述接下來的幀相對于附近的幀有什么區別。

視頻格式:

MP4、MOV、AVI、RMVB這些播放格式其實都是封裝格式,除了RMVB比較特殊外,其他格式內封裝的視頻編碼格式都是H264,H264以高壓縮率聞名于世,壓縮效率比MEPG-2提升一倍多,但是世上沒有兩全其美的事,H264的解碼難度提高了3倍多。
視頻碼率:

視頻文件的大小除以是視頻的時長定義為碼率。

碼率和分辨率跟視頻質量的關系:

碼率可以理解為取樣率,單位時間內取樣率越大,精度就越高,同時體積也越大。
當視頻沒有經過編碼時,如果分辨率越高,那么視頻圖像的細節越清晰。
但如果視頻經過編碼,被限制在一定碼率內,編碼器就必須舍棄掉一部分細節。
所以分辨率和碼率都同清晰度有關。

軟解碼和硬解碼:

對H264的視頻解碼給CPU造成了很大負擔,所以手機工程師把這部分工作交給了更善于進行處理簡單工作但是數據量較大的GPU。

GPU解碼就是所謂的硬解碼
CPU解碼就是軟解碼。
iOS提供的播放器類使用的是硬解碼,所以視頻播放對CPU不會有很大的壓力,但是支持的播放格式比較單一,一般就是MP4、MOV、M4V這幾個。

HTTP Live Streaming

HLS簡介

HTTP Live Streaming(縮寫是 HLS)是一個由蘋果公司提出的基于HTTP的流媒體網絡傳輸協議。它的工作原理是把整個流分成一個個小的基于HTTP的文件來下載,每次只下載一些。當媒體流正在播放時,客戶端可以選擇從許多不同的備用源中以不同的速率下載同樣的資源,允許流媒體會話適應不同的數據速率。支持的視頻流編碼為H.264。我們在視頻網站上看到的M3U8后綴的播放鏈接就是使用HLS協議的視頻。

HLS優點

1、看完一段緩存一段,防止只看一段視頻但是把整個視頻文件都緩存下來的用戶,減少服務器壓力和節省流量。
2、根據用戶網速切換不同的碼率,兼顧流程性和清晰度。

HLS支持情況

iOS 3.0及之后的版本
Android 3.0及之后的版本
HTML5。

終端播放格式的選取

Android由于3.0之后才支持HLS,所以Android2.3只能用MP4。
Android3.0及之后支持HLS。可以用m3u8、mp4格式
iOS支持HLS,但不支持flash。可以用m3u8、mp4格式
支持HTML5的瀏覽器 可以用m3u8。
不支持HTML5的瀏覽器只能用flash播放swf。

由于以上原因,目前無法實現一個播放地址在所有的平臺都通用。
iOS視頻播放:

iOS提供MPMoviePlayerController類進行播放,支持流媒體和文件播放。視頻內容會渲染到他的View上,可以放在你想放的任何地方,用起來比較方便。這個類設計上不合理的是視頻播放狀態和視頻加載狀態都是通過Notification通知的,而不是通過block或者delegate。
iOS視頻錄制:

同拍照一樣視頻錄制功能有兩種實現方式

1、UIImagePickerViewController
2、AVFoundation。

這里只討論AVFoundation框架,這個框架是蘋果提供的底層多媒體框架,用于音視頻采集、音視頻解碼、視頻編輯等,多媒體基本上都依賴AVFoundation框架。

視頻錄制和拍照需要做的工作差不多,主要有以下5步:

1、創建會話AVCaptureSession,用于控制input到output的流向。
2、獲取設備AVCaptureDevice,攝像頭用于視頻采集,話筒用于音頻采集。
3、創建輸入設備AVCaptureDeviceInput,將設備綁定到input口中,并添加到session上
4、創建輸出AVCaptureOutput,可以輸出到文件和屏幕上。 AVCaptureMovieFileOutput 輸出一個電影文件 AVCaptureVideoDataOutput 輸出處理視頻幀,用于顯示正在錄制的視頻 AVCaptureAudioDataOutput 輸出音頻數據
5、音視頻合成到一個文件中

iOS對視頻實時處理:

如果需要對視頻進行實時處理(當然需要否則看不到正在錄制的內容),則需要直接對相機緩沖區(camera buffer)中的視頻流進行處理。

1、定義一個視頻數據輸出(AVCaptureVideoDataOutput), 并將其添加到session上。
2、設置接受的controller作為視頻數據輸出緩沖區(sample buffer)的代理。
3、實現代理方法
-(void)captureOutput:(AVCaptureOutput )captureOutput didOutputSampleBuffer:(CMSampleBufferRef)sampleBuffer fromConnection:(AVCaptureConnection )connection
當數據緩沖區(data buffer)一有數據時,AVFoundation就調用該方法。在該代理方法中,我們可以獲取視頻幀、處理視頻幀、顯示視頻幀。實時濾鏡就是在這里進行處理的。在這個方法中將緩沖區中的視頻數據(就是幀圖片)輸出到要顯示的layer上。
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