Metal Camera開發(fā)5:AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor實(shí)現(xiàn)Metal渲染結(jié)果從BGRA到y(tǒng)uv420p的快速轉(zhuǎn)換

本文檔描述使用AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor簡化Metal渲染結(jié)果從BGRA到y(tǒng)uv420p的轉(zhuǎn)換,適用于寫成MP4或MOV容器跟畅。以前有人用類似的辦法暴力實(shí)現(xiàn)iOS 8以下的H.264硬解,代價(jià)是消耗用戶的閃存寫次數(shù)溶推。

文檔結(jié)構(gòu):

  1. 初始化AVAssetWriterInput
  2. 初始化AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor
  3. CVPixelBuffer寫入AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor
  4. 討論:指定BT. 709 YUV轉(zhuǎn)RGB矩陣

Metal Camera開發(fā)4:渲染到CVPixelBuffer實(shí)現(xiàn)了CVPixelBuffer存儲渲染結(jié)果徊件,對于攝像頭開發(fā)奸攻,通常希望將渲染結(jié)果編碼成H.264或H.265(iOS 11支持),iOS平臺的H.264編碼器原生支持yuv420sp VideoRange及FullRange虱痕,而Metal渲染到CVPixelBuffer時(shí)像素格式為BGRA睹耐,顯然需要進(jìn)行像素格式轉(zhuǎn)換,比如使用libyuv部翘、Metal 著色器實(shí)現(xiàn)RGBA轉(zhuǎn)yuv或GLSL實(shí)現(xiàn)硝训。對于將數(shù)據(jù)寫到本地的需求,AVFoundation提供了AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor簡化RGB轉(zhuǎn)yuv的步驟新思。GPUImage也使用了這種方式實(shí)現(xiàn)OpenGL ES的渲染結(jié)果編碼成H.264窖梁。下面描述它的編程過程。

AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor必須配合AVAssetWriterInput使用夹囚,不然沒法調(diào)用構(gòu)造函數(shù)(手動(dòng)斜眼.jpg)纵刘。AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor類的頭文件描述了它的功能:

Pixel buffers not in a natively supported format will be converted internally prior to encoding when possible.

對于編碼Metal的渲染結(jié)果,初始化AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor指定sourcePixelBufferAttributes使用kCVPixelBufferPixelFormatTypeKey為kCVPixelFormatType_32BGRA荸哟,之后的像素格式轉(zhuǎn)換都由AVFoundation內(nèi)部實(shí)現(xiàn)假哎,省去了手動(dòng)實(shí)現(xiàn)BGRA轉(zhuǎn)yuv。當(dāng)編碼CoreImage的渲染結(jié)果敲茄,kCVPixelBufferPixelFormatTypeKey對應(yīng)的值為kCVPixelFormatType_32ARGB位谋。總之堰燎,需要和數(shù)據(jù)源對應(yīng)起來掏父,否則視頻會(huì)表現(xiàn)出異常顏色。接下來逐一描述編程步驟秆剪。

1. 初始化AVAssetWriterInput

let videoCompressionProperties = [
    AVVideoAverageBitRateKey: 1080 * 1920 * 15.15
]

let videoSettings: [String : Any] = [
        AVVideoCodecKey: AVVideoCodecH264,
        AVVideoWidthKey: 1080,
        AVVideoHeightKey: 1920,
        AVVideoCompressionPropertiesKey: videoCompressionProperties
]

self.videoWriterInput = AVAssetWriterInput(mediaType: AVMediaTypeVideo, outputSettings: videoSettings)

AVAssetWriterInput還需添加到AVAssetWriter赊淑,網(wǎng)上參考代碼非常豐富,在此不一一描述仅讽。

2. 初始化AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor

var videoWriterInputPixelBufferAdaptor: AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor?
//-------
let sourcePixelBufferAttributes = [
        kCVPixelBufferPixelFormatTypeKey as String: kCVPixelFormatType_32BGRA,
        kCVPixelBufferWidthKey as String: 1080,
        kCVPixelBufferHeightKey as String: 1920
]

self.videoWriterInputPixelBufferAdaptor = AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor(
        assetWriterInput: self.videoWriterInput!,
        sourcePixelBufferAttributes: sourcePixelBufferAttributes
)

AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor是否應(yīng)該在AVAssetWriterInput添加到AVAssetWriter前初始化陶缺?經(jīng)實(shí)驗(yàn),這一操作的順序不影響程序的正常運(yùn)行洁灵,在AVAssetWriter.startWriting()前初始化即可饱岸。

3. CVPixelBuffer寫入AVAssetWriterInputPixelBufferAdaptor

self.videoWriterInputPixelBufferAdaptor!.assetWriterInput.isReadyForMoreMediaData {
    let whetherPixelBufferAppendedtoAdaptor = self.videoWriterInputPixelBufferAdaptor!.append(renderPixelBuffer!, withPresentationTime: presentationTime)
    if whetherPixelBufferAppendedtoAdaptor {
        print("adaptor appended CVPixelBuffer successfully")
    } else {
        print("adaptor appended CVPixelBuffer  failed")
    }
}

renderPixelBuffer為Metal渲染的目標(biāo)CVPixelBuffer,即它存儲了最終的渲染結(jié)果徽千,細(xì)節(jié)可參考Metal Camera開發(fā)4:渲染到CVPixelBuffer苫费。

4. 討論:指定BT. 709 YUV轉(zhuǎn)RGB矩陣

GPUImageMovieWriter類的createDataFBO方法有這么一段注釋:

/* AVAssetWriter will use BT.601 conversion matrix for RGB to YCbCr conversion
 * regardless of the kCVImageBufferYCbCrMatrixKey value.
 * Tagging the resulting video file as BT.601, is the best option right now.
 * Creating a proper BT.709 video is not possible at the moment.
 */

在iOS 10的測試過程中,發(fā)現(xiàn)已支持kCVImageBufferYCbCrMatrixKey設(shè)置為kCVImageBufferTransferFunction_ITU_R_709_2双抽。參考代碼如下百框。

CVBufferSetAttachment(pixelBuffer!, kCVImageBufferColorPrimariesKey, kCVImageBufferColorPrimaries_ITU_R_709_2, CVAttachmentMode.shouldPropagate)
CVBufferSetAttachment(pixelBuffer!, kCVImageBufferYCbCrMatrixKey, kCVImageBufferTransferFunction_ITU_R_709_2, CVAttachmentMode.shouldPropagate)
CVBufferSetAttachment(pixelBuffer!, kCVImageBufferTransferFunctionKey, kCVImageBufferTransferFunction_ITU_R_709_2, CVAttachmentMode.shouldPropagate)

FFmpeg讀取生成的視頻信息如下所示。

AVAssetWriter已支持ITU_R_709
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