如何快速的开发一个完整的iOS直播app(采集篇)

作者：袁峥
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来源：简书
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开发一款直播app，首先需要采集主播的视频和音频，然后传入流媒体服务器，本篇主要讲解如何采集主播的视频和音频，当前可以切换前置后置摄像头和焦点光标,但是美颜功能还没做，可以看见素颜的你，后续还会有直播的其他功能文章陆续发布。

基本知识介绍

AVFoundation: 音视频数据采集需要用AVFoundation框架.
AVCaptureDevice：硬件设备，包括麦克风、摄像头，通过该对象可以设置物理设备的一些属性（例如相机聚焦、白平衡等）
AVCaptureDeviceInput：硬件输入对象，可以根据AVCaptureDevice创建对应的AVCaptureDeviceInput对象，用于管理硬件输入数据。
AVCaptureOutput：硬件输出对象，用于接收各类输出数据，通常使用对应的子类AVCaptureAudioDataOutput（声音数据输出对象）、AVCaptureVideoDataOutput（视频数据输出对象）
AVCaptionConnection:当把一个输入和输出添加到AVCaptureSession之后，AVCaptureSession就会在输入、输出设备之间建立连接,而且通过AVCaptureOutput可以获取这个连接对象。
AVCaptureVideoPreviewLayer:相机拍摄预览图层，能实时查看拍照或视频录制效果，创建该对象需要指定对应的AVCaptureSession对象，因为AVCaptureSession包含视频输入数据，有视频数据才能展示。
AVCaptureSession: 协调输入与输出之间传输数据
- 系统作用：可以操作硬件设备
- 工作原理：让App与系统之间产生一个捕获会话，相当于App与硬件设备有联系了，我们只需要把硬件输入对象和输出对象添加到会话中，会话就会自动把硬件输入对象和输出产生连接，这样硬件输入与输出设备就能传输音视频数据。
- 现实生活场景：租客（输入钱），中介（会话），房东（输出房），租客和房东都在中介登记，中介就会让租客与房东之间产生联系，以后租客就能直接和房东联系了。

捕获音视频步骤:官方文档

1.创建AVCaptureSession对象
2.获取AVCaptureDevicel录像设备（摄像头），录音设备（麦克风），注意不具备输入数据功能,只是用来调节硬件设备的配置。
3.根据音频/视频硬件设备(AVCaptureDevice)创建音频/视频硬件输入数据对象(AVCaptureDeviceInput)，专门管理数据输入。
4.创建视频输出数据管理对象（AVCaptureVideoDataOutput），并且设置样品缓存代理(setSampleBufferDelegate)就可以通过它拿到采集到的视频数据
5.创建音频输出数据管理对象（AVCaptureAudioDataOutput），并且设置样品缓存代理(setSampleBufferDelegate)就可以通过它拿到采集到的音频数据
6.将数据输入对象AVCaptureDeviceInput、数据输出对象AVCaptureOutput添加到媒体会话管理对象AVCaptureSession中,就会自动让音频输入与输出和视频输入与输出产生连接.
7.创建视频预览图层AVCaptureVideoPreviewLayer并指定媒体会话，添加图层到显示容器layer中
8.启动AVCaptureSession，只有开启，才会开始输入到输出数据流传输。

// 捕获音视频
- (void)setupCaputureVideo
{
    // 1.创建捕获会话,必须要强引用，否则会被释放
    AVCaptureSession *captureSession = [[AVCaptureSession alloc] init];
    _captureSession = captureSession;
    
    // 2.获取摄像头设备，默认是后置摄像头
    AVCaptureDevice *videoDevice = [self getVideoDevice:AVCaptureDevicePositionFront];
    
    // 3.获取声音设备
    AVCaptureDevice *audioDevice = [AVCaptureDevice defaultDeviceWithMediaType:AVMediaTypeAudio];
    
    // 4.创建对应视频设备输入对象
    AVCaptureDeviceInput *videoDeviceInput = [AVCaptureDeviceInput deviceInputWithDevice:videoDevice error:nil];
    _currentVideoDeviceInput = videoDeviceInput;
    
    // 5.创建对应音频设备输入对象
    AVCaptureDeviceInput *audioDeviceInput = [AVCaptureDeviceInput deviceInputWithDevice:audioDevice error:nil];
    
    // 6.添加到会话中
    // 注意“最好要判断是否能添加输入，会话不能添加空的
    // 6.1 添加视频
    if ([captureSession canAddInput:videoDeviceInput]) {
        [captureSession addInput:videoDeviceInput];
    }
    // 6.2 添加音频
    if ([captureSession canAddInput:audioDeviceInput]) {
        [captureSession addInput:audioDeviceInput];
    }
    
    // 7.获取视频数据输出设备
    AVCaptureVideoDataOutput *videoOutput = [[AVCaptureVideoDataOutput alloc] init];
    // 7.1 设置代理，捕获视频样品数据
    // 注意：队列必须是串行队列，才能获取到数据，而且不能为空
    dispatch_queue_t videoQueue = dispatch_queue_create("Video Capture Queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    [videoOutput setSampleBufferDelegate:self queue:videoQueue];
    if ([captureSession canAddOutput:videoOutput]) {
        [captureSession addOutput:videoOutput];
    }
    
    // 8.获取音频数据输出设备
    AVCaptureAudioDataOutput *audioOutput = [[AVCaptureAudioDataOutput alloc] init];
    // 8.2 设置代理，捕获视频样品数据
    // 注意：队列必须是串行队列，才能获取到数据，而且不能为空
    dispatch_queue_t audioQueue = dispatch_queue_create("Audio Capture Queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    [audioOutput setSampleBufferDelegate:self queue:audioQueue];
    if ([captureSession canAddOutput:audioOutput]) {
        [captureSession addOutput:audioOutput];
    }
    
    // 9.获取视频输入与输出连接，用于分辨音视频数据
    _videoConnection = [videoOutput connectionWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
    
    // 10.添加视频预览图层
    AVCaptureVideoPreviewLayer *previedLayer = [AVCaptureVideoPreviewLayer layerWithSession:captureSession];
    previedLayer.frame = [UIScreen mainScreen].bounds;
    [self.view.layer insertSublayer:previedLayer atIndex:0];
    _previedLayer = previedLayer;
    
    // 11.启动会话
    [captureSession startRunning];
}

// 指定摄像头方向获取摄像头
- (AVCaptureDevice *)getVideoDevice:(AVCaptureDevicePosition)position
{
    NSArray *devices = [AVCaptureDevice devicesWithMediaType:AVMediaTypeVideo];
    for (AVCaptureDevice *device in devices) {
        if (device.position == position) {
            return device;
        }
    }
    return nil;
}

#pragma mark - AVCaptureVideoDataOutputSampleBufferDelegate
// 获取输入设备数据，有可能是音频有可能是视频
- (void)captureOutput:(AVCaptureOutput *)captureOutput didOutputSampleBuffer:(CMSampleBufferRef)sampleBuffer fromConnection:(AVCaptureConnection *)connection
{
    if (_videoConnection == connection) {
        NSLog(@"采集到视频数据");
    } else {
        NSLog(@"采集到音频数据");
    }
}

视频采集额外功能一（切换摄像头）

切换摄像头步骤
- 1.获取当前视频设备输入对象
- 2.判断当前视频设备是前置还是后置
- 3.确定切换摄像头的方向
- 4.根据摄像头方向获取对应的摄像头设备
- 5.创建对应的摄像头输入对象
- 6.从会话中移除之前的视频输入对象
- 7.添加新的视频输入对象到会话中

// 切换摄像头
- (IBAction)toggleCapture:(id)sender {
    
    // 获取当前设备方向
    AVCaptureDevicePosition curPosition = _currentVideoDeviceInput.device.position;
    
    // 获取需要改变的方向
    AVCaptureDevicePosition togglePosition = curPosition == AVCaptureDevicePositionFront?AVCaptureDevicePositionBack:AVCaptureDevicePositionFront;
    
    // 获取改变的摄像头设备
    AVCaptureDevice *toggleDevice = [self getVideoDevice:togglePosition];
    
    // 获取改变的摄像头输入设备
    AVCaptureDeviceInput *toggleDeviceInput = [AVCaptureDeviceInput deviceInputWithDevice:toggleDevice error:nil];
    
    // 移除之前摄像头输入设备
    [_captureSession removeInput:_currentVideoDeviceInput];
    
    // 添加新的摄像头输入设备
    [_captureSession addInput:toggleDeviceInput];
    
    // 记录当前摄像头输入设备
    _currentVideoDeviceInput = toggleDeviceInput;
    
}

视频采集额外功能二（聚焦光标）

聚焦光标步骤
- 1.监听屏幕的点击
- 2.获取点击的点位置，转换为摄像头上的点，必须通过视频预览图层（AVCaptureVideoPreviewLayer）转
- 3.设置聚焦光标图片的位置，并做动画
- 4.设置摄像头设备聚焦模式和曝光模式(注意：这里设置一定要锁定配置lockForConfiguration,否则报错)

// 点击屏幕，出现聚焦视图
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // 获取点击位置
    UITouch *touch = [touches anyObject];
    CGPoint point = [touch locationInView:self.view];
    
    // 把当前位置转换为摄像头点上的位置
    CGPoint cameraPoint = [_previedLayer captureDevicePointOfInterestForPoint:point];
    
    // 设置聚焦点光标位置
    [self setFocusCursorWithPoint:point];
    
    // 设置聚焦
    [self focusWithMode:AVCaptureFocusModeAutoFocus exposureMode:AVCaptureExposureModeAutoExpose atPoint:cameraPoint];
}

/**
 *  设置聚焦光标位置
 *
 *  @param point 光标位置
 */
-(void)setFocusCursorWithPoint:(CGPoint)point{
    self.focusCursorImageView.center=point;
    self.focusCursorImageView.transform=CGAffineTransformMakeScale(1.5, 1.5);
    self.focusCursorImageView.alpha=1.0;
    [UIView animateWithDuration:1.0 animations:^{
        self.focusCursorImageView.transform=CGAffineTransformIdentity;
    } completion:^(BOOL finished) {
        self.focusCursorImageView.alpha=0;
        
    }];
}

/**
 *  设置聚焦
 */
-(void)focusWithMode:(AVCaptureFocusMode)focusMode exposureMode:(AVCaptureExposureMode)exposureMode atPoint:(CGPoint)point{

    AVCaptureDevice *captureDevice = _currentVideoDeviceInput.device;
    // 锁定配置
    [captureDevice lockForConfiguration:nil];
    
    // 设置聚焦
    if ([captureDevice isFocusModeSupported:AVCaptureFocusModeAutoFocus]) {
        [captureDevice setFocusMode:AVCaptureFocusModeAutoFocus];
    }
    if ([captureDevice isFocusPointOfInterestSupported]) {
        [captureDevice setFocusPointOfInterest:point];
    }
    
    // 设置曝光
    if ([captureDevice isExposureModeSupported:AVCaptureExposureModeAutoExpose]) {
        [captureDevice setExposureMode:AVCaptureExposureModeAutoExpose];
    }
    if ([captureDevice isExposurePointOfInterestSupported]) {
        [captureDevice setExposurePointOfInterest:point];
    }
    
    // 解锁配置
    [captureDevice unlockForConfiguration];
}