AVFoundation是一個(gè)對(duì)多媒體操作的庫(kù)。多媒體一般以文件或者流的形式存在，顯而易見，直接對(duì)多媒體進(jìn)行操作并不是一件愉快的事，這需要我們了解很多底層多媒體方面的知識(shí)。AVFoundation為我們提供了一個(gè)多媒體的載體類：AVAsset，在AVAsset中有著統(tǒng)一并且友好的接口，我們不需要了解太多多媒體的知識(shí)（當(dāng)然還是需要了解一些的），就能對(duì)其進(jìn)行操作。

基本屬性

我們將描述視頻基本信息的屬性稱為基本屬性。AVAsset的屬性從根本上來說是多媒體文件(如視頻文件)的屬性，我們先來看看多媒體文件中有哪些屬性。用十六進(jìn)制編輯器打開一個(gè)視頻文件是最完整的查看視頻中信息的方法，不過這樣并不利于我們的閱讀，因?yàn)閿?shù)據(jù)太多了。apple提供了一個(gè)很好的查看視頻信息的工具Atom Inspector，它會(huì)將十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)歸類，并提取出其中有用的信息，即有利于查閱信息，也可以很方便的查看視頻完整的16進(jìn)制，了解視頻的結(jié)構(gòu)。
用Atom Inspector打開一個(gè)視頻文件。

//  Indicates the duration of the asset. If @"providesPreciseDurationAndTiming" is NO, a best-available estimate of the duration is returned. The degree of precision preferred for timing-related properties can be set at initialization time for assets initialized with URLs. See AVURLAssetPreferPreciseDurationAndTimingKey for AVURLAsset below.
@property (nonatomic, readonly) CMTime duration;

//  indicates the natural rate at which the asset is to be played; often but not always 1.0
@property (nonatomic, readonly) float preferredRate;

//  indicates the preferred volume at which the audible media of an asset is to be played; often but not always 1.0
@property (nonatomic, readonly) float preferredVolume;

// Indicates the creation date of the asset as an AVMetadataItem. May be nil. If a creation date has been stored by the asset in a form that can be converted to an NSDate, the dateValue property of the AVMetadataItem will provide an instance of NSDate. Otherwise the creation date is available only as a string value, via -[AVMetadataItem stringValue].
@property (nonatomic, readonly, nullable) AVMetadataItem *creationDate NS_AVAILABLE(10_8, 5_0);

首先duration屬性是CMTime類型，CMTime是一個(gè)結(jié)構(gòu)體

typedef struct
{
    CMTimeValue value;      // @field value The value of the CMTime. value/timescale = seconds.
    CMTimeScale timescale;  // @field timescale The timescale of the CMTime. value/timescale = seconds. 
    CMTimeFlags flags;      // @field flags The flags, eg. kCMTimeFlags_Valid, kCMTimeFlags_PositiveInfinity, etc. 
    CMTimeEpoch epoch;      // @field epoch Differentiates between equal timestamps that are actually different because of looping, multi-item sequencing, etc. Will be used during comparison: greater epochs happen after lesser ones. Additions/subtraction is only possible within a single epoch, however, since epoch length may be unknown/variable.
} CMTime;

它既包含了value，又包含了timescale，所以duration屬性由視頻中的duration和timescale共同組成。

一般QuickTime和MPEG-4格式的mvhd中都有duration和timescale字段。不過其他格式可能不存在這2個(gè)字段，這時(shí)duration的值就需要通過計(jì)算才能得出。
如果創(chuàng)建AVURLAsset時(shí)傳入的AVURLAssetPreferPreciseDurationAndTimingKey值為NO(不傳默認(rèn)為NO)，duration會(huì)取一個(gè)估計(jì)值，計(jì)算量比較小。反之如果為YES，duration需要返回一個(gè)精確值，計(jì)算量會(huì)比較大，耗時(shí)比較長(zhǎng)。

preferredRate和preferredVolume屬性分別表示視頻默認(rèn)的速度和音量，這兩個(gè)屬性直接從mvhd中取出來即可，一般情況下，他們的都是1。
creationDate屬性表示視頻的創(chuàng)建時(shí)間，對(duì)應(yīng)著mvhd中的created。如果mvhd中沒有創(chuàng)建時(shí)間，creationDate會(huì)返回nil。

AVAssetTrack

在mvhd下面，我們可以看到有3個(gè)軌道(track)，一般的視頻至少有2個(gè)軌道，一個(gè)播放聲音，一個(gè)播放畫面。AVFoundation中有一個(gè)專門的類承載多媒體中的track：AVAssetTrack。
打開Atom Inspector中的track，我們可以看到，track中有一個(gè)tkhd(track header)，其中包含了track的基本信息:

跟mvhd類似，tkhd中包含了duration,rate,volume,created，除此之外，tkhd中還有一個(gè)很重要的字段：track id，這是視頻中track的唯一標(biāo)示符。在AVAsset中，可以通過trackId，獲得特定的track

/*  Provides an instance of AVAssetTrack that represents the track of the specified trackID.    */
- (nullable AVAssetTrack *)trackWithTrackID:(CMPersistentTrackID)trackID;

除了通過trackID獲得track之外，AVAsset中還提供了其他3中方式獲得track

//  Provides the array of AVAssetTracks contained by the asset
@property (nonatomic, readonly) NSArray<AVAssetTrack *> *tracks;

//  Provides an array of AVAssetTracks of the asset that present media of the specified media type.
- (NSArray<AVAssetTrack *> *)tracksWithMediaType:(NSString *)mediaType;

//  Provides an array of AVAssetTracks of the asset that present media with the specified characteristic.
- (NSArray<AVAssetTrack *> *)tracksWithMediaCharacteristic:(NSString *)mediaCharacteristic;

tracks中包含了當(dāng)前Asset中的所有track，通過遍歷我們可以獲得想要的track.
-tracksWithMediaType:方法會(huì)根據(jù)指定的媒體類型返回一個(gè)track數(shù)組，數(shù)組中包含著Asset中所有指定媒體類型的track。如果Asset中沒有這個(gè)媒體類型的track，返回一個(gè)空數(shù)組。AVMediaFormat中一共定義了8種媒體類型:

AVF_EXPORT NSString *const AVMediaTypeVideo                 NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaTypeAudio                 NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaTypeText                  NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaTypeClosedCaption         NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaTypeSubtitle              NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaTypeTimecode              NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaTypeMetadata              NS_AVAILABLE(10_8, 6_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaTypeMuxed                 NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);

-tracksWithMediaCharacteristic:方法會(huì)根據(jù)指定的媒體特征返回track數(shù)組，數(shù)組的特性與-tracksWithMediaType:類似，如果Asset中沒有這個(gè)媒體特征的track，返回一個(gè)空數(shù)組。AVMediaFormat中一共定義了15種媒體特征:

AVF_EXPORT NSString *const AVMediaTypeMetadataObject NS_AVAILABLE_IOS(9_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicVisual      NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicAudible     NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicLegible     NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicFrameBased  NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicIsMainProgramContent NS_AVAILABLE(10_8, 5_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicIsAuxiliaryContent NS_AVAILABLE(10_8, 5_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicContainsOnlyForcedSubtitles NS_AVAILABLE(10_8, 5_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicTranscribesSpokenDialogForAccessibility NS_AVAILABLE(10_8, 5_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicDescribesMusicAndSoundForAccessibility NS_AVAILABLE(10_8, 5_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicEasyToRead NS_AVAILABLE(10_8, 6_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicDescribesVideoForAccessibility NS_AVAILABLE(10_8, 5_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicLanguageTranslation NS_AVAILABLE(10_11, 9_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicDubbedTranslation NS_AVAILABLE(10_11, 9_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMediaCharacteristicVoiceOverTranslation NS_AVAILABLE(10_11, 9_0);  

元數(shù)據(jù)

再往下看有一個(gè)meta(meta data)和udta(user data)，里面都保存著視頻的元數(shù)據(jù)，不過由于這個(gè)視頻沒有元數(shù)據(jù)，可能是因?yàn)閲?guó)內(nèi)正版視頻不好找的原因，我找了幾個(gè)其他的視頻也沒找到元數(shù)據(jù)。所以暫且使用AV Foundation開發(fā)秘籍中的圖片。
用Atom Inspector打開《超人總動(dòng)員》mov格式的視頻，可以看到視頻的結(jié)構(gòu)：

/*  Provides access to an array of AVMetadataItems for each common metadata key for which a value is available; items can be filtered according to language via +[AVMetadataItem metadataItemsFromArray:filteredAndSortedAccordingToPreferredLanguages:] and according to identifier via +[AVMetadataItem metadataItemsFromArray:filteredByIdentifier:].        */
@property (nonatomic, readonly) NSArray<AVMetadataItem *> *commonMetadata;

//  Provides access to an array of AVMetadataItems for all metadata identifiers for which a value is available; items can be filtered according to language via +[AVMetadataItem metadataItemsFromArray:filteredAndSortedAccordingToPreferredLanguages:] and according to identifier via +[AVMetadataItem metadataItemsFromArray:filteredByIdentifier:].
@property (nonatomic, readonly) NSArray<AVMetadataItem *> *metadata NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);

//  Provides an NSArray of NSStrings, each representing a metadata format that's available to the asset (e.g. ID3, iTunes metadata, etc.). Metadata formats are defined in AVMetadataFormat.h.
@property (nonatomic, readonly) NSArray<NSString *> *availableMetadataFormats;

commonMetadata屬性中包含著當(dāng)前視頻常見格式類型的元數(shù)據(jù)
metadata屬性中包含當(dāng)前視頻所有格式類型的元數(shù)據(jù)
availableMetadataFormats屬性中包含當(dāng)前視頻所有可用元數(shù)據(jù)的格式類型
元數(shù)據(jù)的格式類型在AVMetadataFormat中定義了很多種，常見的有title、creator、subject、publisher等

// Metadata common keys
AVF_EXPORT NSString *const AVMetadataCommonKeyTitle                                      NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMetadataCommonKeyCreator                                    NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMetadataCommonKeySubject                                    NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);
AVF_EXPORT NSString *const AVMetadataCommonKeyPublisher                                  NS_AVAILABLE(10_7, 4_0);

以上只是部分format，要了解更多，可以在apple文檔中查閱

有了metadataFormat，apple提供了通過fromat獲取特定格式類型元數(shù)據(jù)的方法：

- (NSArray<AVMetadataItem *> *)metadataForFormat:(NSString *)format;

章節(jié)元數(shù)據(jù)

Asset中有一種特殊的元數(shù)據(jù):章節(jié)。它是AVTimedMetadataGroup類型，這種類型表示一個(gè)只在特定時(shí)間段有效的元數(shù)據(jù)集合，也就是說章節(jié)中所包含的元數(shù)據(jù)只在當(dāng)前章節(jié)的時(shí)間段有效。AVAsset中有3個(gè)章節(jié)相關(guān)的API：

//  The locales available for chapters in the asset.
@property (readonly) NSArray<NSLocale *> *availableChapterLocales NS_AVAILABLE(10_7, 4_3);

//  Returns an array of chapters with a given title locale and containing specified keys.
- (NSArray<AVTimedMetadataGroup *> *)chapterMetadataGroupsWithTitleLocale:(NSLocale *)locale containingItemsWithCommonKeys:(nullable NSArray<NSString *> *)commonKeys NS_AVAILABLE(10_7, 4_3);

//  Returns an array of chapters whose locale best matches the the list of preferred languages.
- (NSArray<AVTimedMetadataGroup *> *)chapterMetadataGroupsBestMatchingPreferredLanguages:(NSArray<NSString *> *)preferredLanguages NS_AVAILABLE(10_8, 6_0);

availableChapterLocales屬性表示當(dāng)前Asset中可用的章節(jié)Locale(感覺翻譯成地域或者區(qū)域在這里都很別扭,所以還是用英文)。數(shù)組類型，里面包含NSLocale對(duì)象
-chapterMetadataGroupsWithTitleLocale:containingItemsWithCommonKeys:方法通過locale和元數(shù)據(jù)的commonkey篩選出特定的元數(shù)據(jù)，這些元數(shù)據(jù)只在當(dāng)前章節(jié)的時(shí)間段有效。
-chapterMetadataGroupsBestMatchingPreferredLanguages:方法通過指定一種語(yǔ)言，返回一個(gè)章節(jié)元數(shù)據(jù)數(shù)組。數(shù)組中越匹配指定語(yǔ)言的元數(shù)據(jù)，位置越靠前。

媒體選擇

一個(gè)多媒體文件中相同的媒體特征的東西可能會(huì)有很多，比如一個(gè)視頻中可能會(huì)有2種字幕。對(duì)于類似選擇哪個(gè)字幕的問題，Asset提供了3個(gè)API：

//  Provides an NSArray of NSStrings, each NSString indicating a media characteristic for which a media selection option is available.
@property (nonatomic, readonly) NSArray<NSString *> *availableMediaCharacteristicsWithMediaSelectionOptions NS_AVAILABLE(10_8, 5_0);

//  Provides an instance of AVMediaSelectionGroup that contains one or more options with the specified media characteristic.
- (nullable AVMediaSelectionGroup *)mediaSelectionGroupForMediaCharacteristic:(NSString *)mediaCharacteristic NS_AVAILABLE(10_8, 5_0);

//  Provides an instance of AVMediaSelection with default selections for each of the receiver's media selection groups.
@property (nonatomic, readonly) AVMediaSelection *preferredMediaSelection NS_AVAILABLE(10_11, 9_0);

availableMediaCharacteristicsWithMediaSelectionOptions屬性表示當(dāng)前asset中有效的媒體特征選項(xiàng)。數(shù)組類型，里面包含著代表相應(yīng)媒體特征的string.
-mediaSelectionGroupForMediaCharacteristic:方法通過傳入一個(gè)媒體特征類型，返回可供選擇的媒體選項(xiàng)集合。例如傳入字幕的媒體特征類型，返回當(dāng)前Asset的可供選擇的字幕選項(xiàng)集合。
preferredMediaSelection屬性是AVMediaSelection類型，他的作用是主要是為各個(gè)媒體選項(xiàng)集合提供默認(rèn)選項(xiàng)。
這里的屬性都不是直接的基本屬性，可能不是那么容易理解。下面舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，以便于理解。打印出當(dāng)前Asset中默認(rèn)的媒體選項(xiàng)。

for (NSString *characteristic in asset.availableMediaCharacteristicsWithMediaSelectionOptions) {
        AVMediaSelectionGroup *group = [asset mediaSelectionGroupForMediaCharacteristic:characteristic];
        AVMediaSelectionOption *option = [asset.preferredMediaSelection selectedMediaOptionInMediaSelectionGroup:group];
        NSLog(@"對(duì)應(yīng)媒體特征%@的默認(rèn)媒體選項(xiàng)是%@",characteristic,option);
    }

懶惰加載

由于多媒體文件一般比較大，獲取或計(jì)算出Asset中的屬性非常耗時(shí)，apple對(duì)Asset的屬性采用了懶惰加載模式。在創(chuàng)建AVAsset的時(shí)候，只生成一個(gè)實(shí)例，并不初始化屬性。只有當(dāng)?shù)谝淮卧L問屬性時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)根據(jù)多媒體中的數(shù)據(jù)初始化這個(gè)屬性。
由于不用同時(shí)加載所有屬性，耗時(shí)問題得到了一定緩解。但是屬性加載在計(jì)算量比較大的時(shí)候仍舊可能會(huì)阻塞線程。為了解決這個(gè)問題，AVFoundation提供了AVAsynchronousKeyValueLoading協(xié)議，可以異步加載屬性：

@protocol AVAsynchronousKeyValueLoading
@required   
//  Directs the target to load the values of any of the specified keys that are not already loaded.
- (void)loadValuesAsynchronouslyForKeys:(NSArray<NSString *> *)keys completionHandler:(nullable void (^)(void))handler;

//  Reports whether the value for a key is immediately available without blocking.
- (AVKeyValueStatus)statusOfValueForKey:(NSString *)key error:(NSError * __nullable * __nullable)outError;

-loadValuesAsynchronouslyForKeys:completionHandler:方法用來異步加載屬性，通過keys傳入要加載的key數(shù)組，在handler中做加載完成的操作。
-statusOfValueForKey:error:方法可以獲得屬性的加載狀態(tài)，如果是AVKeyValueStatusLoaded狀態(tài)，表示已經(jīng)加載完成。
除此之外，Asset也提供了取消加載的API:

//  Cancels the loading of all values for all observers.
- (void)cancelLoading;

當(dāng)需要的時(shí)候我們可以通過這個(gè)API終止加載屬性。另外在AVAsset釋放的時(shí)候會(huì)暗中取消所有的加載請(qǐng)求。

End

除了已經(jīng)介紹的API之外，還有一些BOOL值類型的標(biāo)識(shí)屬性，這些屬性都比較簡(jiǎn)單，根據(jù)名字就能明白其中的意思。這里就不多介紹了。
最近剛開始研究AVFoundation，可能是玩這個(gè)的人不多，網(wǎng)上這方面的資料比較少，所以將最近研究的結(jié)果寫成博客，以供大家參考，如果有什么不對(duì)的地方，希望能多多指教
如果你也正在學(xué)習(xí)AVFoundation，可以關(guān)注我的微博，大家互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步

Reference

MP4文件格式詳解——元數(shù)據(jù)moov
AV Foundation開發(fā)秘籍
AVAsset Class Reference