AVFoundation — ما هو، واجهة برمجة تطبيقات الصوت والفيديو في iOS

ما هو AVFoundation؟

AVFoundation هو إطار الوسائط المتعددة الأساسي من Apple، الذي تم تقديمه في iOS 4 (2010) كبديل لـ UIWebView القديم لتشغيل الصوت والفيديو. منذ ذلك الحين، تطور AVFoundation ليصبح مجموعة أدوات كاملة للعمل مع جميع أنواع الوسائط: من تشغيل ملف MP3 بسيط إلى التقاط فيديو احترافي بميكروفون متعدد القنوات وتحويل الصوت عبر المؤثرات في الوقت الفعلي.

تم بناء بنية AVFoundation حول عدة تجريدات أساسية: AVAsset (بيانات الوسائط)، وAVPlayer (التشغيل)، وAVCaptureSession (الالتقاط)، وAVAudioEngine (المعالجة). يعمل كل مكون بشكل غير متزامن، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على سلاسة واجهة المستخدم أثناء تحميل أو معالجة الملفات الكبيرة. وفقاً لـ Apple (WWDC 2025)، يعالج AVFoundation فيديو بدقة تصل إلى 8K على الأجهزة المزودة برقائق سلسلة M دون فقدان الأداء.

الإمكانيات الرئيسية

AVFoundation يوفر التقاط فيديو من الكاميرا مع دعم 4K ProRes وHDR وحتى 240 إطاراً في الثانية في الحركة البطيئة، وتسجيل ومزج الصوت من الميكروفونات المدمجة والخارجية، وتشغيل الوسائط مع دعم HLS وMPEG-4 وQuickTime وMP3 وAAC وFLAC، وتصدير وتحويل الملفات عبر AVAssetExportSession، ومعالجة الصوت في الوقت الفعلي عبر AVAudioEngine مع مؤثرات الصدى والمعادل وتغيير الطبقة الصوتية، بالإضافة إلى البث عبر AirPlay وبروتوكولات الشبكة.

المكونات الرئيسية لـ AVFoundation

AVFoundation يتكون من عدة وحدات، كل منها مسؤول عن مجال معين من العمل مع الوسائط. يعتمد اختيار المكون على المهمة: الالتقاط أو التشغيل أو التصدير أو المعالجة في الوقت الفعلي.

AVCaptureSession — الالتقاط بالكاميرا

AVCaptureSession هو الكائن المركزي لالتقاط الفيديو والصوت. يدير تدفقات البيانات الواردة من الأجهزة المادية (الكاميرا، الميكروفون)، ويضبط إعداداتها (الدقة، الإطارات في الثانية، التنسيق)، ويوجهها إلى المخرج: المعاينة (AVCaptureVideoPreviewLayer)، التسجيل في ملف (AVCaptureMovieFileOutput)، أو المعالجة إطاراً بإطار (AVCaptureVideoDataOutput).

AVPlayer — تشغيل الوسائط

AVPlayer هو مشغل AVFoundation العالمي القادر على تشغيل محتوى الوسائط محلياً وعبر الشبكة. يدعم AVPlayer بث HLS وMPEG-4 وQuickTime Movie ومعظم تنسيقات الصوت. يتم التحكم في التشغيل بشكل غير متزامن عبر AVPlayerItem. AVPlayerViewController يوفر واجهة مستخدم جاهزة مع عناصر التحكم: تشغيل/إيقاف مؤقت، والتمرير، وAirPlay وPiP.

التقاط الوسائط باستخدام AVFoundation

التقاط الفيديو والصوت هو أحد أكثر إمكانيات AVFoundation طلباً. يتضمن إعداد جلسة الالتقاط عدة خطوات: إنشاء AVCaptureSession، وإضافة المدخلات (الكاميرا، الميكروفون)، وتكوين المخرجات، وبدء الجلسة.

إعداد AVCaptureSession

دعنا نستعرض الإعداد خطوة بخطوة لـ AVCaptureSession لالتقاط الفيديو من الكاميرا الخلفية لـ iPhone مع تسجيل الصوت من الميكروفون في نفس الوقت. تتكون العملية من أربع خطوات بلغة Swift.

import AVFoundation

// 1. إنشاء الجلسة وتكوينها
let session = AVCaptureSession()
session.sessionPreset = .hd1920x1080

// 2. إضافة مدخل الكاميرا
guard let camera = AVCaptureDevice.default(
    for: .video
) else { return }
let cameraInput = try? AVCaptureDeviceInput(device: camera)
guard let input = cameraInput,
      session.canAddInput(input)
else { return }
session.addInput(input)

// 3. إضافة مخرج للتسجيل
let output = AVCaptureMovieFileOutput()
guard session.canAddOutput(output) else { return }
session.addOutput(output)

// 4. بدء الجلسة
session.startRunning()

يقوم كود Swift بإنشاء AVCaptureSession ب preset Full HD، ويوصل الكاميرا الخلفية كمصدر فيديو، ويضيف مخرجاً للتسجيل في ملف. بعد session.startRunning()، تبدأ الكاميرا في إرسال الإطارات إلى المعاينة وملف المخرج. يتم إيقاف التسجيل عبر output.stopRecording() مع إمكانية الحفظ في المعرض.

لالتقاط صوت فقط (بدون فيديو)، يتم إضافة الميكروفون فقط إلى AVCaptureSession عبر AVCaptureDevice.default(.audio). المخرج هو AVAudioFileOutput أو AVCaptureAudioDataOutput لمعالجة الصوت في الوقت الفعلي. يدعم AVFoundation الالتقاط متعدد القنوات: حتى 8 قنوات صوتية على iPad Pro وحتى 2 على iPhone، مما يتيح تسجيل صوت ستيريو من الميكروفونات الخارجية عبر Lightning أو USB-C أو Bluetooth. يتم اختيار مصدر الإدخال عبر AVAudioSession.sharedInstance().setPreferredInput، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل مع سماعات الرأس الخارجية وميكروفونات Bluetooth.

تشغيل الوسائط

AVFoundation يوفر طريقتين رئيسيتين لتشغيل الوسائط: AVPlayer للفيديو وAVAudioPlayer للصوت. دعنا نلقي نظرة على مثال لتشغيل بث HLS عن بعد باستخدام AVPlayer.

مثال AVPlayer مع HLS

يقوم الكود بإنشاء AVPlayer، وتحميل بث HLS من URL، وبدء التشغيل بمستوى صوت منخفض. يدير AVPlayerItem حالة التحميل والتخزين المؤقت، وتتيح مراقبة KVO للحالة معالجة الأخطاء.

import AVFoundation
import AVKit

// 1. إنشاء AVPlayer مع بث HLS
let url = URL(
    string: "https://example.com/stream.m3u8"
) !
let player = AVPlayer(url: url)
player.volume = 0.7

// 2. التشغيل
player.play()

// 3. عرض المشغل
let playerVC = AVPlayerViewController()
playerVC.player = player
present(playerVC, animated: true)

// 4. مراقبة الحالة
player.currentItem?.addObserver(
    self,
    forKeyPath: "status",
    options: .new,
    context: nil
)

يقوم الكود بإنشاء AVPlayer مع URL HLS، ويضبط مستوى الصوت على 70%، ويبدأ التشغيل. يوفر AVPlayerViewController واجهة مستخدم مدمجة مع عناصر التحكم وAirPlay ووضع الصورة داخل الصورة. تتم مراقبة حالة المشغل عبر KVO للتعامل مع الحالات التي يكون فيها بث HLS غير متاح مؤقتاً.

لتشغيل الصوت بدون واجهة فيديو، يُستخدم AVAudioPlayer — مشغل خفيف لا يتطلب AVPlayerItem. يدعم AVAudioPlayer تنسيقات الصوت MP3 وAAC وALAC وFLAC وWAV وAIFF، ويوفر طرق play() وpause() وstop()، بالإضافة إلى المفوض AVAudioPlayerDelegate لتتبع انتهاء التشغيل وأخطاء فك الترميز. AVAudioPlayer مثالي لتشغيل الموسيقى في الخلفية والبودكاست والمؤثرات الصوتية في الألعاب على iOS وmacOS.

أمثلة كود إضافية

دعنا نلقي نظرة على سيناريوهين إضافيين نموذجيين للعمل مع AVFoundation: معالجة الصوت عبر AVAudioEngine وتصدير الفيديو إلى تنسيق آخر.

معالجة الصوت عبر AVAudioEngine

AVAudioEngine يتيح معالجة الصوت في الوقت الفعلي عن طريق ربط العقد في رسم بياني للمعالجة: عقدة الإدخال (ميكروفون) → المؤثرات → عقدة الإخراج (مكبر الصوت). في المثال أدناه، يتم إضافة الصدى إلى الصوت.

let engine = AVAudioEngine()
let reverb = AVAudioUnitReverb()

// إعداد الصدى
reverb.loadFactoryPreset(.largeHall)
reverb.wetDryMix = 40

// التوصيل: ميكروفون -> صدى -> مكبر صوت
engine.attach(reverb)
engine.connect(
    engine.inputNode,
    to: reverb,
    format: nil
)
engine.connect(
    reverb,
    to: engine.mainMixerNode,
    format: nil
)

try? engine.start()

يقوم AVAudioEngine بإنشاء رسم بياني من ثلاث عقد: الإدخال (ميكروفون)، والتأثير (صدى مع preset قاعة كبيرة)، والإخراج (مكبر الصوت). بعد engine.start()، تتم معالجة الصوت من الميكروفون بالتأثير في الوقت الفعلي وإخراجه إلى سماعات الرأس أو مكبر صوت الجهاز. زمن المعالجة أقل من 10 مللي ثانية على جميع أجهزة Apple الحديثة.

إمكانية إضافية لـ AVAudioEngine هي تحليل الصوت عبر AVAudioUnitEQ وAVAudioUnitMixer. يمكن للمطور إضافة معادل صوت وضاغط ومحدد إلى أي تدفق صوتي. للتطبيقات الموسيقية، يوفر AVFoundation AVAudioSequencer لتشغيل ملفات MIDI وAVSpeechSynthesizer لتوليف الكلام. تعمل جميع المكونات في رسم بياني صوتي واحد، مما يوفر زمن انتقال بين الالتقاط والمعالجة أقل من 5 مللي ثانية على أجهزة Apple.

عند العمل مع AVFoundation، من المهم مراعاة أذونات النظام: للوصول إلى الكاميرا، يلزم NSCameraUsageDescription في Info.plist، وللميكروفون، NSMicrophoneUsageDescription. يعرض AVFoundation تلقائياً مربع حوار طلب الإذن عند أول محاولة للوصول إلى الجهاز. يتم التعامل مع رفض المستخدم عبر AVCaptureDevice.authorizationStatus()، مما يتيح عرض رسالة مناسبة حول عدم توفر الكاميرا مع اقتراح الانتقال إلى الإعدادات.

يدعم AVFoundation تشغيل الصوت في الخلفية عبر Audio Background Mode في Capabilities المشروع. للتفعيل، يكفي إضافة إدخال audio في UIBackgroundModes في Info.plist وتكوين AVAudioSession بالفئة .playback. لا يتم تشغيل الفيديو في الخلفية بشكل افتراضي، ولكن يمكن استخدام AVPlayer مع وضع الصورة داخل الصورة لمواصلة تشغيل الفيديو في تطبيق مصغر على iPad. يتم تكوين أيقونة وضع PiP عبر AVPictureInPictureController مع مفوض البروتوكول.