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AVFoundation 影片编辑 API

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媒体创作和编辑基本是 AVFoundation 的高级接口，较少涉及底层接口。整个过程总的来说就是构建 AVAsset 的过程，而在视频编辑中，构建的是 AVMutableComposition 的过程。

整体关系

Composition：作为内容主体，一个抽象的可编辑的 AVAsset 子类，提供面向对象的多轨操作。

  • CompositionTrack ×N：管理时间，总的音视频轨信息。
    • AssetTrack 片段 ×N
    • 轨道的偏好信息：naturalTimeScale、preferredTransform、preferredVolume

AudioMix：附加信息，对音量的描述

  • inputParameters：AudioMixInputParameters ×N：描述音量（+ 时间 = 渐变）、变速时的音调策略

AudioMixInputParameters 的 audioTapProcessor 可以使用 AudioUnit 给音频增加效果，但似乎查不到具体的额 API 文档，可参考：MTAudioProcessingTap with kMTAudio… | Apple Developer Forums、gchilds/MTAudioProcessingTap-in-Swift: Example of creating an MTAudioProcessingTap in Swift4.2。

VideoComposition：附加信息，对画面的描述

  • 视频属性控制：

    • frameDuration
    • renderSize
    • colorParimaties
    • colorTransferFunction
    • colorYCbCrMatrix

  • 视频操作，通过以下三种方式：

    • instructions：AVVideoCompositionInstructionProtocol ×N

      • VideoCompositionLayerInstruction：提供几种图像以时间点、时间区间 / 渐变操作

        • opacity

        • transform

        • cropRectangle

    • animationTool：提供与 Core Animation 的几种交互方式，不能实时预览的，即设置到 playerItem 看不到效果。

      • 新增一个用 CALayer 表示的视频轨：init(additionalLayer: CALayer, asTrackID: CMPersistentTrackID)
      • 用 CALayer 层级关系管理视频轨：init(postProcessingAsVideoLayer: CALayer, in: CALayer)、init(postProcessingAsVideoLayers: [CALayer], in: CALayer)

    • customVideoCompositorClass：自己实现一个 VideoComposition，可通过 GL、Metal 实现自定义的转场

以上 API 的 Mutable 版本的类才是可编辑的。

以上的 Composition，可用于创建 PlayerItem、AssetExportSession。AudioMix、VideoComposition 作为属性设置到 AssetExportSession、AssetReaderAudioMixOutput、playerItem。

具体 API

AVMutableComposition

AVAsset 的子类，因此这是最后预览、导出操作的数据对象。

整体操作

对整个 composition 对象进行整体操作，当然这会涉及多个轨道，除了对整体进行时间伸缩，否则较少使用。

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/// 插入空占位
func insertEmptyTimeRange(_ timeRange: CMTimeRange)

/// 插入asset
func insertTimeRange(_ timeRange: CMTimeRange, of asset: AVAsset, at startTime: CMTime) throws

/// 移除时间段的内容，注意这里不会移除既有的轨道。
func removeTimeRange(_ timeRange: CMTimeRange)

/// 伸缩时间，即改变时间区间内所有轨道的时长
func scaleTimeRange(_ timeRange: CMTimeRange, toDuration duration: CMTime)

/// 配置视频画幅尺寸
var naturalSize: CGSize { get set }

轨道操作

大多数操作都是基于轨道。

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/// 添加、移除轨道
func addMutableTrack(withMediaType mediaType: AVMediaType, preferredTrackID: CMPersistentTrackID) -> AVMutableCompositionTrack?
func removeTrack(_ track: AVCompositionTrack)

// 其他API只是获取轨道等非常用操作

AVMutableCompositionTrack

一个可修改的轨道。

常用配置属性

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/// 视频翻转矩阵
var preferredTransform: CGAffineTransform { get set }

/// 音频轨道音量
var preferredVolume: Float { get set }

/// 其他不太常用的属性
var languageCode: String? { get set }
var extendedLanguageTag: String? { get set }
var naturalTimeScale: CMTimeScale { get set }

增删改查

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func insertEmptyTimeRange(_ timeRange: CMTimeRange)
func insertTimeRange(_ timeRange: CMTimeRange, of track: AVAssetTrack, at startTime: CMTime) throws
func insertTimeRanges(_ timeRanges: [NSValue], of tracks: [AVAssetTrack], at startTime: CMTime) throws // 似乎不常用
func removeTimeRange(_ timeRange: CMTimeRange)
func scaleTimeRange(_ timeRange: CMTimeRange, toDuration duration: CMTime)
var segments: [AVCompositionTrackSegment]! { get set }

AVMutableAudioMix

包含混音（目前的混音只有音量调节）参数，所以其对象只有一个属性：

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var inputParameters: [AVAudioMixInputParameters] { get set }

AVMutableAudioMixInputParameters

音频混音参数。

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/// 创建
convenience init(track: AVAssetTrack?)
/// 创建后也可以修改trackId更变应用的轨道
var trackID: CMPersistentTrackID { get set }

/// 设置音量
func setVolume(_ volume: Float, at time: CMTime)
func setVolumeRamp(fromStartVolume startVolume: Float, toEndVolume endVolume: Float, timeRange: CMTimeRange)

/// 设置音调算法
var audioTimePitchAlgorithm: AVAudioTimePitchAlgorithm? { get set }

AVMutableVideoComposition

控制视频轨道组合行为。

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/// 创建
init(propertiesOf asset: AVAsset)

/// 配置视频相关属性
var frameDuration: CMTime { get set }
var renderSize: CGSize { get set }
var renderScale: Float { get set } // 不常用
var colorPrimaries: String? { get set }
var colorTransferFunction: String? { get set }
var colorYCbCrMatrix: String? { get set }

/// 配置视频操作
var instructions: [AVVideoCompositionInstructionProtocol] { get set }
var animationTool: AVVideoCompositionCoreAnimationTool? { get set }
var customVideoCompositorClass: AVVideoCompositing.Type? { get set }

AVMutableVideoCompositionInstruction

提供一个时间范围内的视频组织信息。由一组 AVMutableVideoCompositionLayerInstruction 对象格式定义的指令组成的。

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/// 自顶而下排列的layerInstructions
var layerInstructions: [AVVideoCompositionLayerInstruction] { get set }
var timeRange: CMTimeRange { get set }
var enablePostProcessing: Bool { get set }
var backgroundColor: CGColor? { get set }

AVMutableVideoCompositionLayerInstruction

给视频特效，用于定义给定视频轨道应用的基于时间的模糊、变形、和裁剪效果。从其构建方式可见，其更类似于 AVMutableAudioMixInputParameters。

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/// 构建
convenience init(assetTrack track: AVAssetTrack)
var trackID: CMPersistentTrackID { get set }

/// 支持的操作
func setOpacity(_ opacity: Float, at time: CMTime)
func setOpacityRamp(fromStartOpacity startOpacity: Float, toEndOpacity endOpacity: Float, timeRange: CMTimeRange)
func setTransform(_ transform: CGAffineTransform, at time: CMTime)
func setTransformRamp(fromStart startTransform: CGAffineTransform, toEnd endTransform: CGAffineTransform, timeRange: CMTimeRange)
func setCropRectangle(_ cropRectangle: CGRect, at time: CMTime)
func setCropRectangleRamp(fromStartCropRectangle startCropRectangle: CGRect, toEndCropRectangle endCropRectangle: CGRect, timeRange: CMTimeRange)

LayerInstruction 是应用于一个轨道的，意味着要想在应用特效的时候能看到底下的视频，则需要多个视频轨道。

VideoComposition+CoreAnimation

视频编辑中除了可以叠加轨道，还可以叠加 CALayer。这通过 VideoComposition 的 animationTool 实现。其类是 AVVideoCompositionCoreAnimationTool：

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/// 添加额外的图层
convenience init(additionalLayer layer: CALayer, asTrackID trackID: CMPersistentTrackID)

/// 自定义组织视频层与根图层。这里animationLayer是根图层，videoLayer视频层是其子图层，除此以外还可以在animationLayer添加更多子图层。
convenience init(postProcessingAsVideoLayer videoLayer: CALayer, in animationLayer: CALayer)

/// 拷贝视频帧到多个视频层
convenience init(postProcessingAsVideoLayers videoLayers: [CALayer], in animationLayer: CALayer)

在视频中使用 CoreAnimation，常需要设置 geometryFlipped 属性，让其坐标翻转一遍。

通过 AVVideoCompositionCoreAnimationTool 使用 Core Animation 时需要注意：

  • 用 AVCoreAnimationBeginTimeAtZero 表示 0 时间点；
  • isRemovedOnCompletion 设为 false；
  • 避免使用与 UIView 关联的 CALayer。

AVAssetExportSession

高级导出类，是个高级 API，要想更细化地配置，还是需要 AVAssetReader+AVAssetWriter。

构建

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init?(asset: AVAsset, presetName: String)

当然可以直接构建后就开始导出。其音视频的转码配置都囊括在 presetName 中，即既有的方案中去直接套用。

配置

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/// 输出文件路径
var outputURL: URL? { get set }

/// 文件类型，准确地来说是容器类型
var outputFileType: AVFileType? { get set }

/// 文件长度限制
var fileLengthLimit: Int64 { get set }

/// 导出时间区间
var timeRange: CMTimeRange { get set }

/// 附带的元数据
var metadata: [AVMetadataItem]? { get set }

/// 混音
var audioMix: AVAudioMix? { get set }

/// 音调算法（在伸缩时长时）
var audioTimePitchAlgorithm: AVAudioTimePitchAlgorithm { get set }

/// 是否为网络播放优化
var shouldOptimizeForNetworkUse: Bool { get set }

/// video composition
 var videoComposition: AVVideoComposition? { get set }

/// custom video compositor
var customVideoCompositor: AVVideoCompositing? { get }

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