ios oc 开发 保存视频 到相册

概述

这篇文章主要想尝试解释一下“为什么Lottie动画无法使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出“。有些说法是自己的理解，可能不会十分准确。如果有不正确的地方，可以一起讨论。

首先，为什么想要知道“Lottie动画无法使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出”的原因呢？因为如果知道无法导出的原因，我们就可能可以通过“修改Lottie”，或者“调整AVVideoCompositionCoreAnimationTool或相关类的使用方式”等，从而让Lottie动画可以使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出。如果可以的话，我们就可以：

• 更简单的方式实现导出Lottie动画；
• 可能获得更好的导出性能。因为，按我现在的理解，通过AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出，动画layer是通过GPU渲染的；而不使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出Lottie动画的话，核心就是需要根据视频时间渲染相应的Lottie动画帧，这一步是通过CPU渲染的。

那么，为什么Lottie动画无法使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出呢？简单来说，就是因为“Lottie的实现方式”和“AVFoundation的视频合成逻辑”决定了Lottie动画无法使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出。后面会逐步说明原因。

Core Animation的一些知识点

CAMediaTiming

CALayer和CAAnimation都实现了CAMediaTiming。如果能理解CAMediaTiming的属性，特别地，beginTime、speed等，可以更好的理解相关内容。之前有写过一篇关于beginTime的文章，有需要的话可以看一下理解CAMediaTiming的beginTime。

CALayer的动态属性

CALayer有一个特性，支持动态属性。例如，在继承CALayer的子类里声明一个属性，并且在实现里用@dynamic声明这个属性。然而，当你使用属性时，并不会崩溃。因为，虽然没有相应的get/set方法，但CALayer会在运行时自动为你实现。下面这个是CALayer头文件里的一些说明：

/* CALayer implements the standard NSKeyValueCoding protocol for all
 * Objective C properties defined by the class and its subclasses. It
 * dynamically implements missing accessor methods for properties
 * declared by subclasses.

而且，可以为这个动态属性应用动画，即，可以通过动画改变这个属性的值。

CALayer的needsDisplayForKey类方法

CALayer支持一种机制，可以做到“当属性的值变化时，可以触发调用CALayer的display方法”。那么，我们就可以做到，当某个属性值变化时，根据这个属性的新值对UI做相应的更新（例如，可以的display方法里设置其他UI属性，或在drawInContext方法里用Core Graphics API画新的内容）。实现方式很简单，只需要在CALayer子类重写needsDisplayForKey类方法，对相应的属性名返回YES即可。有需要的话可以看一下needsDisplayForKey方法和display方法的说明。

需要注意的是，如果为某个属性实现了needsDisplayForKey方法，那么，通过动画改变属性时，同样会触发display方法。理解这个“needsDisplayForKey机制“很重要，因为Lottie的实现根本就是使用这个机制。

“在线渲染（online）”

这里说的“在线渲染”指的就是APP显示在屏幕的那颗layer tree，或叫visual tree可视化树的渲染。这里想说明几点内容：

• layer有一个属性presentationLayer。一般来说，我们可以认为，只有当layer在可视化树上时，presentationLayer才不会返回空（但不是只有这种情况才不为空，后面“离线渲染”会看到）；
• 如果presentationLayer不为空，可以认为layer是committed状态。committed已提交，可以表示为layer相关数据已提交到iOS的Render Server进程。Render Server进程可以调用图形API，进行GPU渲染相关工作；
• “动画模块”会根据“当前时间CACurrentMediaTime()”+“动画的配置”去更新相应的属性的值，更新的值会反应在presentationLayer（这里主要说的是属性动画）。“动画模块”只会对commited的layer进行工作。而且，“动画模块”的更新间隔就是屏幕刷新频率。

下面这个是CALayer头文件里对presentationLayer的一些说明：

/* Returns a copy of the layer containing all properties as they were
 * at the start of the current transaction, with any active animations
 * applied. This gives a close approximation to the version of the layer
 * that is currently displayed. Returns nil if the layer has not yet
 * been committed.

“离线渲染（offline）”

这里的“离线渲染”指的是非可视化树的layer的渲染。什么时候会有这种情况呢？使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool时，就属于这种情况。因为传递的layer是不在可视化树上的。这里想说明几点内容：

• 有一个时间参数，表示想渲染的时间点；
• 如果layer上有动画，那么会根据动画有效期是否在时间参数里，来决定是使用layer上的属性值还是对应属性动画在这个时间参数里的值去渲染；
• “离线渲染”时，layer的presentationLayer是不为空的。那么，layer是属于committed状态的；
• 既然layer属于committed状态，如果layer上添加了动画，“动画模块”的逻辑也是要起作用的。这里的关键是“动画模块”是否会更新属性的值（如果更新，会反应在presentationLayer），取决于layer的动画是否在有效期（根据当前时间CACurrentMediaTime()是否在layer的动画的时间范围里）；
• 需要注意的是，“离线渲染”中的“根据时间参数，获取属性值”的操作，是不会反应在layer和presentationLayer上的；另一方面，对于“动画模块”的逻辑，如果值有更新，新值就会反应在presentationLayer。

Lottie的实现方式

Lottie V2的实现方式

Lottie V2实现方式指的是Lottie从版本2.0.0开始到现在的Swifit版本的实现方式。最核心的就是使用前面提到的“CALayer的needsDisplayForKey机制”。简单来说就是：

• 核心的CALayer子类，增加一个动态属性customFrame，表示第几帧；实现needsDisplayForKey方法，对customFrame返回YES；在display方法里根据customFrame的值，驱动各个子节点的绘制；
• 当播放Lottie动画时，关键就是对这个核心layer增加一个customFrame的属性动画。

下面是版本2.5.3的相关逻辑（2.5.3是OC版本，Swift版本也是类似的逻辑）：

// LOTLayerContainer.m

+ (BOOL)needsDisplayForKey:(NSString *)key {
  if ([key isEqualToString:@"currentFrame"]) {
    return YES;
  }
  return [super needsDisplayForKey:key];
}

...

- (void)display {
  @synchronized(self) {
    LOTLayerContainer *presentation = self;
    if (self.animationKeys.count &&
      self.presentationLayer) {
        presentation = (LOTLayerContainer *)self.presentationLayer;
    }
    [self displayWithFrame:presentation.currentFrame];
  }
}

//  LOTAnimationView.m

    CABasicAnimation *animation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"currentFrame"];
    animation.speed = _animationSpeed;
    animation.fromValue = fromStartFrame;
    animation.toValue = toEndFrame;
    animation.duration = duration;
    animation.fillMode = kCAFillModeBoth;
    animation.repeatCount = _loopAnimation ? HUGE_VALF : 1;
    animation.autoreverses = _autoReverseAnimation;
    animation.delegate = self;
    animation.removedOnCompletion = NO;
    if (offset != 0) {
      CFTimeInterval currentTime = CACurrentMediaTime();
      CFTimeInterval currentLayerTime = [self.layer convertTime:currentTime fromLayer:nil];
      animation.beginTime = currentLayerTime - (offset * 1 / _animationSpeed);
    }
    [_compContainer addAnimation:animation forKey:kCompContainerAnimationKey];

需要注意几点：

• 对customFrame这个动态属性增加动画。按前面“在线渲染”提到，在动画有效期里，customFrame的更新的值会反应在layer的presentationLayer里；
• 使用“needsDisplayForKey机制”，那么当customFrame变化时，就会相应调用display方法，display方法会更加customFrame的最新值（注意，会优先取presentationLayer里的值）去驱动绘制；
• 那么，如果customFrame动画没有生效，那么customFrame的值就不会更新，那么Lottie动画就不会更新。

Lottie V1的实现方式

Lottie V1的实现方式指的是Lottie在版本1.0.0+的实现方式。与V2不同，没有使用“CALayer的needsDisplayForKey机制”。简单来说，是将After Effect动画直接翻译为Core Animation动画。从这方面来说，V1的实现方式是可以用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出的。但是，缺点是低版本对After Effect动画的支持有限，而且有部分动画效果还是用到了“needsDisplayForKey机制”。如果Lottie动画简单，而且没有用到需要“needsDisplayForKey机制”的动画效果，理论上来说，是可以使用V1版本的。这里主要还是说明V2的情况。

AVFoundation的视频合成逻辑

导出视频时，需要将“视频帧”和“与视频帧时间对应的layer帧”合成起来。这里可以认为是属于“离线渲染”的逻辑。可以想象可能会有这样的操作：“offline_render(time, layer)”，根据某个视频时间点来渲染这个layer。根据之前提到的“离线渲染”的逻辑，有以下几点说明：

• time为视频帧的时刻。例如，对于帧率为30的视频，第一帧的时间为0，第二帧的时间为0.033333333333333333；
• layer为要渲染的层。如果layer上有动画，而且动画在这个时间是有效的，那么会直接使用动画在这个时间点的值来渲染。并且，layer和presentationLayer对应的属性值是不会反应这个新值的；
• “动画模块”也会看对于当前时间CACurrentMediaTime()（注意这个当前时间不是我们输入的视频帧的时刻），layer上的动画是否有效，如果有效就会更新相应的属性值，更新的值会反应在presentationLayer。需要注意的是，“动画模块”的更新间隔就是屏幕刷新频率；
• 正常情况来说，layer上的动画都不会也不应该在当前时间CACurrentMediaTime()上有效。因为对于导出视频的情况，layer上的动画应对于视频时间点的，而视频时间点都是比较小的，而CACurrentMediaTime()是比较大。了解这种情况，就可以解释后面提到的“错误的使用方式”。

分析原因

根据上面的分析，应该就可以得出：因为“Lottie的实现方式”和“AVFoundation的视频合成逻辑”决定了Lottie动画无法使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出。视频导出时，因为“离线渲染”的逻辑，会得到新的customFrame的值，但这个新的customFrame值没有反应在layer或presentationLayer上，从而不会触发display方法来获得Lottie的新帧画面，因此画面是没有更新的。

一种错误的使用方式

为了让“Lottie动画使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出”勉强的可以工作，有一种错误的使用方式：layer.beginTime = CACurrentMediaTime() + delay。这种方式，勉强的让Lottie动画动起来了，但是可能动得很慢，动得不全，而且不同型号的设备表现的程度不一样。根据上面的分析，我们就可以很好的解释为什么这样做会有这个勉强的效果。简单来说，就是因为：

• “离线渲染”时，“动画模块”逻辑的介入，更新了customFrame，并反应在presentationLayer，因此会触发display的调用。那么在下一个渲染时，会出现Lottie动画新的画面；
• 离线渲染的频率和屏幕刷新频率是不同的。一个屏幕刷新周期里，可能可以离线渲染好多帧；
• 不同机型，不同硬件，会有不同的计算能力。就算是同一个设备，每次执行同一个操作的时间都很可能不会完全一样。

如何使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出

根据上面的分析，如果要使用AVVideoCompositionCoreAnimationTool导出Lottie动画，就需要修改Lottie的实现方式了，在支持最新的AE导出的动画文件前提，使用Lottie V1的实现方式，并且完全不使用“needsDisplayForKey机制”。

另一方面，在不改Lottie的实现方式下，还有没有可能可以做到呢？如果有一个类似于“offline_render(time, layer)”的客户端函数入口点，我们有机会执行“根据time计算出对应的Lottie动画帧数，然后更新customFrame”的逻辑，那么，理论上是有一点可能可以的（很可能会有其他问题）。

参考资料