AVPlayer — แนวคิดหลัก คุณสมบัติและการใช้งาน

AVPlayer คืออะไร?

AVPlayer คือส่วนประกอบหลักของเฟรมเวิร์ก AVFoundation ที่รับผิดชอบการเล่นมัลติมีเดียบนทุกแพลตฟอร์มของ Apple เปิดตัวใน iOS 4.0 (2010) เพื่อแทนที่ MPMoviePlayerController ที่เลิกใช้แล้ว AVPlayer ให้การควบคุมระดับต่ำเหนือการเล่นด้วยการปรับแต่งพารามิเตอร์การถอดรหัสอย่างละเอียด การซิงโครไนซ์เสียงและวิดีโอ และการผสานรวมกับบริการระบบ เช่น AirPlay และ Picture in Picture

แตกต่างจากเครื่องเล่นของบุคคลที่สาม AVPlayer ได้รับประโยชน์จากการเร่งด้วยฮาร์ดแวร์บนชิป Apple Silicon การถอดรหัสวิดีโอดำเนินการผ่าน VideoToolbox โดยใช้เอ็นจินมีเดียเฉพาะของ M-series (Media Engine) ทำให้สามารถเล่น 8K HDR โดยใช้พลังงานน้อยที่สุด สำหรับ HEVC (H.265) และ ProRes การถอดรหัสเกิดขึ้นบนบล็อกชิปเฉพาะโดยไม่ทำให้ CPU ทำงานหนัก

AVPlayer ผสานรวมอย่างใกล้ชิดกับระบบนิเวศของ Apple: รองรับ Handoff สำหรับการถ่ายโอนการเล่นระหว่างอุปกรณ์ AirPlay 2 สำหรับสตรีมมิ่งไปยัง Apple TV เสียงเชิงพื้นที่พร้อมการติดตามศีรษะแบบไดนามิก และการซิงโครไนซ์กับองค์ประกอบควบคุมระบบผ่าน MPNowPlayingInfoCenter การผสานรวมเหล่านี้ทำให้ AVPlayer เป็นมาตรฐานโดยพฤตินัยสำหรับแอปพลิเคชันทั้งหมดที่ทำงานกับสื่อบนแพลตฟอร์ม Apple

AVFoundation และลำดับชั้นคลาส

เฟรมเวิร์ก AVFoundation ให้ลำดับชั้นสามระดับสำหรับการเล่น: AVAsset (เมตาดาต้าและข้อมูลเนื้อหา), AVPlayerItem (สถานะและการจัดการอินสแตนซ์เนื้อหาเฉพาะ) และ AVPlayer (การควบคุมการเล่น) สถาปัตยกรรมนี้แยกการโหลดเมตาดาต้า การเตรียมการเล่น และกระบวนการเล่นออกจากกัน ซึ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสตรีม HLS ที่มีตัวเลือกบิตเรตหลายแบบ

AVAsset แสดงถึงโมเดลเนื้อหาสื่อ — ไฟล์หรือสตรีม AVAsset ไม่สามารถเล่นได้ด้วยตัวเอง ประกอบด้วยแทร็ก (AVAssetTrack), เมตาดาต้า (commonMetadata), ข้อมูลระยะเวลา และคุณลักษณะอื่นๆ AVPlayerItem ถูกสร้างขึ้นจาก AVAsset ซึ่งสามารถส่งต่อไปยัง AVPlayer เพื่อเล่นได้

คุณสมบัติหลักของ AVPlayer

AVPlayer ให้ความสามารถที่ครอบคลุมสถานการณ์การเล่นส่วนใหญ่ ตั้งแต่การเล่นไฟล์ธรรมดาไปจนถึงการถ่ายทอดสดที่ซับซ้อนด้วย DRM มาสำรวจคุณสมบัติหลักพร้อมตัวอย่างการใช้งาน

การรองรับ HLS และการสลับแบบปรับตัว

AVPlayer รองรับ HLS แบบเนทีฟโดยไม่ต้องใช้ไลบรารีเพิ่มเติม เมื่อเล่นสตรีม HLS AVPlayer จะจัดการการสลับบิตเรตแบบปรับตัวโดยอัตโนมัติโดยใช้อัลกอริทึม ABR ในตัวที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับแพลตฟอร์ม Apple อัลกอริทึมพิจารณาไม่เพียงแต่แบนด์วิธเครือข่าย แต่ยังรวมถึงสถานะความร้อนของอุปกรณ์ด้วย — เมื่อร้อนเกินไป AVPlayer อาจลดบิตเรตเพื่อลดภาระ CPU

สำหรับสตรีม HLS กับ FairPlay Streaming AVPlayer จะจัดการการรับและต่ออายุใบอนุญาตโดยอัตโนมัติผ่านตัวแทน AVContentKeySession นักพัฒนาต้องใช้งานโปรโตคอล AVContentKeySessionDelegate ซึ่งเครื่องเล่นจะเรียกเมื่อจำเป็นต้องรับหรือต่ออายุคีย์ถอดรหัส นี่เป็นวิธีเดียวในการปกป้องเนื้อหา HLS บนแพลตฟอร์ม Apple เนื่องจาก Widevine ไม่รองรับบน iOS

Picture in Picture

PiP คือโหมดที่อนุญาตให้ผู้ใช้ดูวิดีโอในหน้าต่างลอยต่อไปเมื่อสลับระหว่างแอป บน iPad และ iPhone (iOS 14+) AVPlayer ผสานรวมกับ AVPictureInPictureController เพื่อเปิดใช้โหมดนี้ บน macOS 15+ PiP ก็มีให้เช่นกัน แต่เปิดใช้งานผ่านเมนูระบบหรือปุ่มในหน้าต่างเครื่องเล่น

วิธีใช้ AVPlayer ในแอป iOS

การผสานรวม AVPlayer ในแอป iOS สามารถทำได้สองวิธี: ผ่าน AVPlayerViewController ระดับสูง (สำหรับสถานการณ์มาตรฐาน) หรือโดยตรงผ่าน AVPlayer + AVPlayerLayer (สำหรับการปรับแต่ง UI อย่างเต็มที่) มาสำรวจทั้งสองวิธีใน Swift

การผสานรวมผ่าน AVPlayerViewController

AVPlayerViewController คือส่วนประกอบ UI ที่พร้อมใช้งานซึ่งมีตัวควบคุมในตัว: เล่น/หยุดชั่วคราว ค้นหา ระดับเสียง AirPlay PiP และโหมดเต็มหน้าจอ การผสานรวมขั้นต่ำต้องการโค้ดเพียงไม่กี่บรรทัด: สร้างอินสแตนซ์ AVPlayer ส่งต่อไปยัง AVPlayerViewController และแสดงตัวควบคุมบนหน้าจอ

import AVKit

let url = URL(string: "https://example.com/video.mp4")!
let asset = AVAsset(url: url)
let playerItem = AVPlayerItem(asset: asset)
let player = AVPlayer(playerItem: playerItem)

let controller = AVPlayerViewController()
controller.player = player
controller.allowsPictureInPicturePlayback = true

present(controller, animated: true) {
    player.play()
}

การผสานรวมโดยตรงผ่าน AVPlayerLayer

สำหรับแอปที่มี UI แบบกำหนดเอง ให้ใช้ AVPlayerLayer — เลเยอร์ Core Animation ที่เรนเดอร์วิดีโอภายใน UIView ใดๆ วิธีนี้ให้การควบคุมอินเทอร์เฟซอย่างเต็มที่: คุณสามารถเพิ่มตัวควบคุมแบบกำหนดเอง แอนิเมชัน และเลเยอร์เพิ่มเติมบนวิดีโอ

class VideoPlayerView: UIView {

    var player: AVPlayer? {
        get { (layer as! AVPlayerLayer).player }
        set { (layer as! AVPlayerLayer).player = newValue }
    }

    override class var layerClass: AnyClass {
        AVPlayerLayer.self
    }
}

// การใช้งาน:
let playerView = VideoPlayerView(frame: view.bounds)
playerView.player = AVPlayer(url: url)
view.addSubview(playerView)

การจัดการวงจรชีวิตของ AVPlayer

การจัดการวงจรชีวิตเครื่องเล่นอย่างถูกต้องมีความสำคัญต่อความเสถียรของแอป AVPlayer ควรถูกสร้างขึ้นเมื่อหน้าจอปรากฏและปล่อยเมื่อปิด เมื่อแอปเข้าสู่พื้นหลัง แนะนำให้หยุดการเล่นชั่วคราวเพื่อประหยัดทรัพยากรและหลีกเลี่ยงบทลงโทษจาก App Review สำหรับการเล่นพื้นหลังที่ไม่จำเป็น

AVPlayerLayer และการแสดงวิดีโอ

AVPlayerLayer คือเลเยอร์ Core Animation ที่สืบทอดจาก CALayer ซึ่งเรนเดอร์วิดีโอบนหน้าจอ แตกต่างจาก UIView AVPlayerLayer ทำงานโดยตรงกับ GPU ผ่าน Metal หรือ OpenGL ทำให้มั่นใจได้ถึงความหน่วงในการส่งออกเฟรมน้อยที่สุด การทำความเข้าใจ AVPlayerLayer เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานอินเทอร์เฟซการเล่นแบบกำหนดเอง

การกำหนดค่า videoGravity

คุณสมบัติ videoGravity กำหนดว่าวิดีโอพอดีภายในขอบเขตเลเยอร์อย่างไร AVLayerVideoGravity.resizeAspect (รักษาอัตราส่วนภาพด้วยแถบดำ) เป็นค่าเริ่มต้นสำหรับ AVPlayerViewController resizeAspectFill (เต็มหน้าจอด้วยการครอบตัด) ใช้สำหรับโหมดเต็มหน้าจอ resize (บิดเบือนสัดส่วนให้พอดีกับขนาดเลเยอร์) ไม่ค่อยได้ใช้ ส่วนใหญ่สำหรับแอปพลิเคชันวิเคราะห์

การซิงโครไนซ์กับเธรดหลัก

AVPlayerLayer เรนเดอร์วิดีโอแบบเรียลไทม์ แต่การดำเนินการของเครื่องเล่นทั้งหมด (เริ่ม, หยุดชั่วคราว, ค้นหา) ต้องดำเนินการบนเธรดหลัก ค่าหลักสำหรับการสังเกต — timeControlStatus, rate, status และ error — จะถูกติดตามผ่าน KVO (Key-Value Observing) หรือ API async/await สมัยใหม่ที่นำมาใช้ใน iOS 16 ผ่านวิธีการของ AVPlayer ที่รองรับ Swift Concurrency

let player = AVPlayer(url: url)
let statusObservation = player.observe(
    \.status,
    options: [.new, .initial]
) { player, _ in
    switch player.status {
    case .readyToPlay:
        player.play()
    case .failed:
        handleError(player.error)
    default:
        break
    }
}

การรองรับคำบรรยายและแทร็กทางเลือก

AVPlayer รองรับคำบรรยายแบบฝังในรูปแบบ VTT, CEA-608 และ ITT (iTunes Timed Text) การเลือกแทร็กเสียงและคำบรรยายทำผ่าน AVMediaSelectionGroup และ AVMediaSelectionOption การตั้งค่าคำบรรยายของผู้ใช้ (แบบอักษร, ขนาด, สี) จะถูกอ่านจากการตั้งค่าการช่วยเหลือระบบและนำไปใช้กับ AVPlayerLayer โดยอัตโนมัติ เว้นแต่จะระบุไว้อย่างชัดเจนในโค้ด

การจัดการการเล่นและสถานการณ์ขั้นสูง

สำหรับแอปพลิเคชันในระดับโปรดักชัน การผสานรวม AVPlayer พื้นฐานมักต้องการการกำหนดค่าเพิ่มเติม: การแคชส่วน HLS, การผสานรวม FairPlay DRM, การผสานรวมระบบ Now Playing และอัลกอริทึมการเลือกบิตเรตแบบกำหนดเอง

การแคช HLS ผ่าน AVAssetResourceLoader

AVAssetResourceLoader เป็นวิธีเดียวในการสกัดกั้นการโหลดส่วน HLS และใช้งานการแคช ตัวแทน AVAssetResourceLoaderDelegate รับคำขอโหลดสำหรับคีย์และส่วน ทำให้สามารถจัดเก็บในเครื่องและส่งคืนจากแคชในการร้องขอครั้งต่อไป ซึ่งมีประโยชน์โดยเฉพาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ทำงานในสภาวะเครือข่ายไม่เสถียร

let asset = AVURLAsset(url: hlsURL)
asset.resourceLoader.setDelegate(
    resourceLoaderDelegate,
    queue: DispatchQueue(label: "com.app.resourceloader")
)
let playerItem = AVPlayerItem(asset: asset)

FairPlay Streaming — การผสานรวม DRM

FairPlay Streaming (FPS) คือมาตรฐานของ Apple สำหรับการป้องกันเนื้อหา HLS ในการผสานรวม FPS คุณต้องใช้งานโปรโตคอล AVContentKeySessionDelegate ซึ่งจัดการคำขอคีย์ถอดรหัส กระบวนการรวมถึง: การรับ SPC (บริบทการเล่นเซิร์ฟเวอร์) จากเครื่องเล่น ส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์ใบอนุญาต รับ CKC (บริบทคีย์เนื้อหา) และส่งกลับไปยัง AVContentKeySession

class DRMDelegate: NSObject, AVContentKeySessionDelegate {

    func contentKeySession(
        _ session: AVContentKeySession,
        didProvide keyRequest: AVContentKeyRequest
    ) {
        // 1. รับ SPC จาก keyRequest
        // 2. ส่ง SPC ไปยังเซิร์ฟเวอร์ใบอนุญาต
        // 3. รับ CKC และส่งต่อไปยัง keyRequest.processContentKeyResponse
    }
}

Now Playing และการควบคุมระบบ

เพื่อแสดงข้อมูลการเล่นปัจจุบันบนหน้าจอล็อก ศูนย์ควบคุม และ Apple Watch ให้ใช้ MPNowPlayingInfoCenter จาก MediaPlayer.framework AVPlayer ไม่อัปเดต Now Playing โดยอัตโนมัติ — นักพัฒนาต้องตั้งค่าเมตาดาต้า (ชื่อ, ศิลปิน, ภาพปก, ความคืบหน้า) ด้วยตนเองเมื่อสถานะการเล่นเปลี่ยนแปลง ตัวจับเวลาปกติหรือ observe(\.timeControlStatus) ใช้สำหรับอัปเดตความคืบหน้า

Remote Command Center เป็นบริการระบบอีกอย่างที่อนุญาตให้ควบคุมการเล่นจากหน้าจอล็อก AirPods และ CarPlay MPRemoteCommandCenter ลงทะเบียนตัวจัดการสำหรับคำสั่ง play, pause, nextTrack, previousTrack, changePlaybackPosition และ skipForward/skipBackward AVPlayer ไม่จัดการคำสั่งเหล่านี้โดยอัตโนมัติ — นักพัฒนาต้องเชื่อมต่อกับคำสั่ง player.play(), player.pause() และ player.seek()