iOS 视频方向修正

Posted 2022-12-03 长沙火山

前言

最近在开发一款视频剪辑的App发现一个奇怪的问题，用iPhone手机的相机拍摄的视频，经过剪辑之后导出视频，发现视频被自动旋转了90度。于是，顺着这个问题深入研究了一下，将研究的过程和结果记录一下。

一、视频拍摄的方向与角度

ios上内置相机应用录制的mov/mp4视频会产生一个Rotation元数据，表示录制视频时摄像头旋转到了多少角度。其值一般为这四个：0、90、180或270。类似于图片文件的 Exif 信息中的Orientation元数据。

Rotation元数据用于播放器确定渲染视频的方向，但是有的播放器会对其视而不见。也就是说当你用iPhone手机旋转90度或者180度录制的视频，然后在iphone手机上播放，仍然是播放没有被旋转的视频，但是其实视频信息中的roration已经记录了手机拍摄旋转的角度，当你将这个视频上传到服务器上可能就会展示它真实的旋转状态。

关于Rotation的0、90、180和270这四个角度值可以这样理解：LandscapeRigth为0度；以Home键或摄像头为圆心，顺时针旋转到Portrait为90度；旋转到LandscapeLeft为180度；旋转到PortraitUpsideDown为270度。

(1) roration为0，LandscapeRigth为0度，此时拍出来的视频才是正常的，没有被旋转的。这个与我们平常生活中的认知是不一样的。

(2) roration为90，以Home键或摄像头为圆心，顺时针旋转到Portrait为90度。

(3) roration为180，以Home键或摄像头为圆心，顺时针旋转到旋转到LandscapeLeft为180度。

(4) roration为270，以Home键或摄像头为圆心，顺时针旋转到PortraitUpsideDown为270度。

所以，其实iPhone手机拍摄视频角度的旋转和我们所觉得的不一样，我们平时不管90度还是180度旋转手机拍摄的视频，都能正向播放，是因为播放器忽略了旋转角度，但是你如果上传视频到服务器或者重新导出视频，就会发现视频被旋转了。不用觉得奇怪，其实这才是视频真实的状态。

二、修正视频方向

下面就讲一讲，当视频被旋转了，改如何修正视频的方向。

2.1 视频被旋转了90度

当视频被旋转了90度，要修正视频的方向，只需要经过两个步骤的变换：

1. 将图1顺时针旋转90，便可得到图二，红点代表旋转的中心；
2. 将图2沿着X轴移动height个单位，便可修正视频的方向；

CGAffineTransform transform = CGAffineTransformIdentity;
transform = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI_2*1);
transform = CGAffineTransformTranslate(transform, videoTrack.naturalSize.height, 0);   
renderSize = CGSizeMake(videoTrack.naturalSize.height, videoTrack.naturalSize.width);

2.2 视频被旋转了180度

当视频被旋转了180度，要修正视频的方向，只需要经过两个步骤的变换：

1. 将图1顺时针旋转180，便可得到图二，红点代表旋转的中心；
2. 将图2沿着X轴移动width个单位，沿着Y轴移动height个单位，便可修正视频的方向；

CGAffineTransform transform = CGAffineTransformIdentity;
transform = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI_2*2);
transform = CGAffineTransformTranslate(transform, videoTrack.naturalSize.width, videoTrack.naturalSize.height);   
renderSize = CGSizeMake(videoTrack.naturalSize.width, videoTrack.naturalSize.height);

2.3 视频被旋转了270度

当视频被旋转了270度，要修正视频的方向，只需要经过两个步骤的变换：

1. 将图1顺时针旋转270度，便可得到图二，红点代表旋转的中心；
2. 将图2沿着Y轴向下移动height个单位，沿着Y轴移动height个单位，便可修正视频的方向；

CGAffineTransform transform = CGAffineTransformIdentity;
transform = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI_2*3);
transform = CGAffineTransformTranslate(transform, 0, videoTrack.naturalSize.width);
renderSize = CGSizeMake(videoTrack.naturalSize.height, videoTrack.naturalSize.width);

特别注意，除开旋转视频的方向和将视频进行位移，还需要调整视频画布的大小。

三、示例代码

- (void)fixVideoDirection:(AVURLAsset *)asset resultBlcok:(void (^)(NSURL *outputURL))resultBlock

    
    NSString *videoName = [NSString stringWithFormat:@"%@.mp4",[[NSDate date] stringWithFormat:@"YYYY-MM-dd HH:mm:ss"]];
    NSString *outputURL = [[FileTools createDirectoryInDocumentDirectory:@"/Videos"] stringByAppendingPathComponent:videoName];

    AVMutableComposition *composition = [AVMutableComposition composition];
    
    // 获取音频轨道
    AVAssetTrack *audioTrack = [asset tracksWithMediaType:AVMediaTypeAudio].firstObject;
    // 插入音频轨道
    AVMutableCompositionTrack *audioCompositionTrack = [composition addMutableTrackWithMediaType:AVMediaTypeAudio preferredTrackID:kCMPersistentTrackID_Invalid];
    [audioCompositionTrack insertTimeRange:CMTimeRangeMake(kCMTimeZero, asset.duration) ofTrack:audioTrack atTime:kCMTimeZero error:nil];
    
    // 获取视频轨道
    AVAssetTrack *videoTrack = [asset tracksWithMediaType:AVMediaTypeVideo].firstObject;
    // 插入视频轨道
    AVMutableCompositionTrack *videoCompositionTrack = [composition addMutableTrackWithMediaType:AVMediaTypeVideo preferredTrackID:kCMPersistentTrackID_Invalid];
    [videoCompositionTrack insertTimeRange:CMTimeRangeMake(kCMTimeZero, asset.duration) ofTrack:videoTrack atTime:kCMTimeZero error:nil];
    
    // 获取视频修正方向（默认为摄像头方向）
    CGAffineTransform t = videoTrack.preferredTransform;
    CGAffineTransform transform = CGAffineTransformIdentity;
    CGSize renderSize = CGSizeMake(videoTrack.naturalSize.width, videoTrack.naturalSize.height);
    
    if(t.a == 1.0 && t.b == 0 && t.c == 0 && t.d == 1.0)  // LandscapeRight, 0度
       //不需要作处理
        NSLog(@"视频没有被旋转");
        
    else if (t.a == 0 && t.b == 1.0 && t.c == -1.0 && t.d == 0) //90度
       
        transform = CGAffineTransformTranslate(transform, videoTrack.naturalSize.height, 0);
        transform = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI_2*1);
        renderSize = CGSizeMake(videoTrack.naturalSize.height, videoTrack.naturalSize.width);
        NSLog(@"视频被旋转了90度");
       
     else if (t.a == -1.0 && t.b == 0 && t.c == 0 && t.d == -1.0)  //180度
        
        transform = CGAffineTransformTranslate(transform, videoTrack.naturalSize.width, videoTrack.naturalSize.height);
        transform = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI_2*2);
        renderSize = CGSizeMake(videoTrack.naturalSize.width, videoTrack.naturalSize.height);
        NSLog(@"视频被旋转了180度");

     else if(t.a == 0 && t.b == -1.0 && t.c == 1.0 && t.d == 0)  //270度
        
        transform = CGAffineTransformTranslate(transform, 0, videoTrack.naturalSize.width);
        transform = CGAffineTransformRotate(transform, M_PI_2*3);
        renderSize = CGSizeMake(videoTrack.naturalSize.height, videoTrack.naturalSize.width);
        NSLog(@"视频被旋转了270度");
    
    
    AVMutableVideoCompositionLayerInstruction *layerInstruciton = [AVMutableVideoCompositionLayerInstruction videoCompositionLayerInstructionWithAssetTrack:videoCompositionTrack];
    [layerInstruciton setTransform:transform atTime:kCMTimeZero]; //旋转
    
    AVMutableVideoCompositionInstruction *compositionInstruction = [AVMutableVideoCompositionInstruction videoCompositionInstruction];
    compositionInstruction.timeRange = CMTimeRangeMake(kCMTimeZero, asset.duration);
    compositionInstruction.layerInstructions = @[layerInstruciton];
    
    AVMutableVideoComposition *videoComposition = [AVMutableVideoComposition videoComposition];
    videoComposition.instructions = @[compositionInstruction];
    videoComposition.frameDuration = CMTimeMakeWithSeconds( 1 / videoTrack.nominalFrameRate, 600);;
    videoComposition.renderScale = 1;
    videoComposition.renderSize = renderSize;
    
    // 创建视频导出会话
    AVAssetExportSession *session = [[AVAssetExportSession alloc] initWithAsset:composition presetName:AVAssetExportPresetHighestQuality];
    session.outputFileType = AVFileTypeMPEG4;
    session.outputURL = [NSURL fileURLWithPath:outputURL];
    session.shouldOptimizeForNetworkUse = YES;
    session.videoComposition = videoComposition;
       
    // 开始导出
    [session exportAsynchronouslyWithCompletionHandler:^
        if (session.status == AVAssetExportSessionStatusCompleted) 
            resultBlock([NSURL fileURLWithPath:outputURL]);
         else 
            NSLog(@"视频导出失败");
        
    ];