iOS-创建多个延时实时摄影机预览视图

我已经做了大量的研究，但由于许多原因，还没有找到一个可行的解决方案，我将在下面概述

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问题 在我的iOS应用程序中，我希望有三个视图可以无限期地显示设备摄像头的延迟实时预览

例如，视图1将显示相机视图，延迟5s，视图2将显示相同的相机视图，延迟20s，视图3将显示相同的相机视图，延迟30s

这将被用来记录你自己进行的某种活动，比如锻炼，然后几秒钟后观察你自己，以完善你的锻炼形式

尝试过的解决方案 我尝试并研究了几种不同的解决方案，但都有问题

1.使用

AVFoundation

和

AVCaptureMovieFileOutput

：

• 使用

  AVCaptureSession

  和

  AVCaptureMovieFileOutput

  将短片录制到设备存储器中。由于您无法播放URL中的视频并同时写入同一URL，因此需要使用短剪辑
• 有3个

  AVPlayer

  和

  AVPlayerLayer

  实例，所有实例都以所需的时间延迟播放录制的短片
• 问题：
• 使用

  AVPlayer.replaceCurrentItem（:）

  切换剪辑时，剪辑之间存在非常明显的延迟。这需要平稳过渡
• 尽管很旧，但有一条评论建议，由于设备限制，不要创建多个

  AVPlayer

  实例。我无法找到证实或否认这一说法的信息。E:从Jake G的评论来看-10

  AVPlayer

  instances对于iPhone5和更高版本来说是可以的

2.使用

AVFoundation

和

AVCaptureVideoDataOutput

：

• 使用

  AVCaptureSession

  和

  AVCaptureVideoDataOutput

  使用

  didOutputSampleBuffer

  委托方法流式传输和处理相机提要的每一帧
• 在OpenGL视图上绘制每个帧（例如

  GLKViewWithBounds

  ）。这解决了解决方案1中多个

  AVPlayer

  实例的问题。
• 问题：存储每个帧以便以后显示需要大量内存（在iOS设备上无法实现），或者磁盘空间。如果我想以每秒30帧的速度存储2分钟的视频，那就是3600帧，如果直接从

  didOutputSampleBuffer

  复制，总共超过12GB。也许有一种方法可以在不损失质量的情况下压缩每一帧x1000，这样我就可以将这些数据保存在内存中。如果存在这样一种方法，我就无法找到它

可能的第三种解决方案 如果有一种同时读取和写入文件的方法，我相信下面的解决方案将是理想的

• 将视频录制为循环流。例如，对于2分钟的视频缓冲区，我将创建一个文件输出流，该流将写入两分钟的帧。一旦达到2分钟标记，流将从头开始，覆盖原始帧
• 随着这个文件输出流的不断运行，我将在同一个录制的视频文件上有3个输入流。每个流将指向流中的不同帧（实际上是写流后面的X秒）。然后，每个帧将分别显示在输入流

  UIView

  上

当然，这仍然存在存储空间的问题。事件如果帧存储为压缩的JPEG图像，则我们所说的是低质量2分钟视频所需的多Gb存储

问题:

有人知道一种有效的方法来实现我的目标吗

如何解决我已经尝试过的解决方案中的一些问题

在iOS上，当切换文件时，AVCaptureMovieFileOutput会丢弃帧。在osx上，这不会发生。在头文件中对此进行了讨论，请参见

captureOutputShouldProvideSampleAccurateRecordingStart

你的2个组合。三,。应该有用。您需要使用

AVCaptureVideoDataOutput

和

AVAssetWriter

而不是

AVCaptureMovieFileOutput

将视频文件分块写入，这样就不会丢弃帧。添加3个具有足够存储空间的环形缓冲区以跟上播放，使用GLES或metal显示缓冲区（使用YUV而不是RGBA，使用4/1.5倍的内存）

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在强大的iPhone4S和iPad2时代，我尝试了一个更温和的版本。它显示了（我想）现在和过去的10秒。我估计这是因为您可以以3倍的实时速度编码30fps，因此我应该能够仅使用硬件容量的2/3对块进行编码并读取以前的块。可悲的是，要么我的想法是错误的，要么硬件是非线性的，要么代码是错误的，编码器一直落后。

自接受答案以来，情况发生了变化。现在有了分段的

AVCaptureMovieFileOutput

的替代方案，当您创建新的分段时，它不会在iOS上删除帧，该替代方案是

AVAssetWriter

从iOS 14开始，

AVAssetWriter

可以创建片段化的MPEG4，基本上是内存中的MPEG4文件。它适用于HLS流媒体应用，但同时也是一种非常方便的视频和音频内容缓存方法

水野隆之在WWDC 2020会议上介绍了这一新能力

有了一个碎片化的mp4

AVAssetWriter

，通过将

mp4

段写入磁盘并使用多个

AVQueuePlayer

以所需的时间偏移播放它们来创建此问题的解决方案并不难

因此，这将是第四种解决方案：捕获相机流，并使用

AVAssetWriter

的

.mp将其作为片段mp4写入磁盘
import UIKit
import AVFoundation
import UniformTypeIdentifiers

class ViewController: UIViewController {
    let playbackDelays:[Int] = [5, 20, 30]
    let segmentDuration = CMTime(value: 2, timescale: 1)

    var assetWriter: AVAssetWriter!
    var videoInput: AVAssetWriterInput!
    var startTime: CMTime!

    var writerStarted = false
    
    let session = AVCaptureSession()
    
    var segment = 0
    var outputDir: URL!
    var initializationData = Data()
    
    var layers: [AVPlayerLayer] = []
    var players: [AVQueuePlayer] = []

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        
        for _ in 0..<playbackDelays.count {
            let player = AVQueuePlayer()
            player.automaticallyWaitsToMinimizeStalling = false
            let layer = AVPlayerLayer(player: player)
            layer.videoGravity = .resizeAspectFill
            layers.append(layer)
            players.append(player)
            view.layer.addSublayer(layer)
        }
        
        outputDir = FileManager.default.urls(for: .documentDirectory, in:.userDomainMask).first!
    
        assetWriter = AVAssetWriter(contentType: UTType.mpeg4Movie)
        assetWriter.outputFileTypeProfile = .mpeg4AppleHLS // fragmented mp4 output!
        assetWriter.preferredOutputSegmentInterval = segmentDuration
        assetWriter.initialSegmentStartTime = .zero
        assetWriter.delegate = self
        
        let videoOutputSettings: [String : Any] = [
            AVVideoCodecKey: AVVideoCodecType.h264,
            AVVideoWidthKey: 1024,
            AVVideoHeightKey: 720
        ]
        videoInput = AVAssetWriterInput(mediaType: .video, outputSettings: videoOutputSettings)
        videoInput.expectsMediaDataInRealTime = true

        assetWriter.add(videoInput)

        // capture session
        let videoDevice = AVCaptureDevice.default(for: .video)!
        let videoInput = try! AVCaptureDeviceInput(device: videoDevice)
        session.addInput(videoInput)
        
        let videoOutput = AVCaptureVideoDataOutput()
        videoOutput.setSampleBufferDelegate(self, queue: DispatchQueue.main)
        session.addOutput(videoOutput)
        
        session.startRunning()
    }
    
    override func viewDidLayoutSubviews() {
        let size = view.bounds.size
        let layerWidth = size.width / CGFloat(layers.count)
        for i in 0..<layers.count {
            let layer = layers[i]
            layer.frame = CGRect(x: CGFloat(i)*layerWidth, y: 0, width: layerWidth, height: size.height)
        }
    }
    
    override var supportedInterfaceOrientations: UIInterfaceOrientationMask {
        return .landscape
    }
}

extension ViewController: AVCaptureVideoDataOutputSampleBufferDelegate {
    func captureOutput(_ output: AVCaptureOutput, didOutput sampleBuffer: CMSampleBuffer, from connection: AVCaptureConnection) {
        
        if startTime == nil {
            let success = assetWriter.startWriting()
            assert(success)
            startTime = sampleBuffer.presentationTimeStamp
            assetWriter.startSession(atSourceTime: startTime)
        }
        
        if videoInput.isReadyForMoreMediaData {
            videoInput.append(sampleBuffer)
        }
    }
}

extension ViewController: AVAssetWriterDelegate {
    func assetWriter(_ writer: AVAssetWriter, didOutputSegmentData segmentData: Data, segmentType: AVAssetSegmentType) {
        print("segmentType: \(segmentType.rawValue) - size: \(segmentData.count)")
        
        switch segmentType {
        case .initialization:
            initializationData = segmentData
        case .separable:
            let fileURL = outputDir.appendingPathComponent(String(format: "%.4i.mp4", segment))
            segment += 1

            let mp4Data = initializationData + segmentData
            try! mp4Data.write(to: fileURL)

            let asset = AVAsset(url: fileURL)

            for i in 0..<players.count {
                let player = players[i]
                let playerItem = AVPlayerItem(asset: asset)
                player.insert(playerItem, after: nil)
                
                if player.rate == 0 && player.status == .readyToPlay {
                    let hostStartTime: CMTime = startTime + CMTime(value: CMTimeValue(playbackDelays[i]), timescale: 1)

                    player.preroll(atRate: 1) { prerolled in
                        guard prerolled else { return }
                        player.setRate(1, time: .invalid, atHostTime: hostStartTime)
                    }
                }
            }
            
        @unknown default:
            break
        }
    }
}