Swift: iOS에서 커스텀 카메라 만들기 (2) – AVCapturePhotoOutput으로 고화질 사진 찍기

글쓴이 yoonbumtae (BGSMM) 날짜

소개

이전에도 한 차례 커스텀 카메라에 대해 다룬적이 있는데 해당 방식은 비디오의 프레임을 캡처해서 저장하는 방식이었습니다.

이러한 방식에 대한 장점도 많이 있지만, 해상도가 상대적으로 낮은 단점도 있어서 다른 방식인 AVCapturePhotoOutput을 이용해 고화질의 사진을 얻는 방법에 대해 알아보겠습니다.

스토리보드(UIKit) 기준으로 진행됩니다.

 

방법

Step 0: Info.plist의 권한 설정 및 import

아래와 같이 Info.plist 파일에 두 개의 권한 허용 여부를 묻는 메시지를 추가합니다.

  • Privacy – Photo Library Usage Description (NSPhotoLibraryUsageDescription)
    • 사진 라이브러리에 접근하기 위한 권한입니다. 거부시 사진을 저장할 수 없습니다.
  • Privacy – Camera Usage Description (NSCameraUsageDescription)
    • 카메라 기기에 접근하기 위한 권한입니다. 거부시 카메라 기능을 사용할 수 없습니다.

 

그리고 뷰 컨트롤러의 코드에 아래를 추가로 임포트합니다.

  • import AVFoundation
  • import Photos

 

Step 1: 뷰 컨트롤러에 카메라, 이미지 관련 멤버 변수 추가

// MARK: - Vars
var previewLayer: AVCaptureVideoPreviewLayer!
var captureSession: AVCaptureSession!
var backCameraInput: AVCaptureDeviceInput!
var frontCameraInput: AVCaptureDeviceInput!

var photoSettings: AVCapturePhotoSettings {
    // NSInvalidArgumentException', reason: '*** -[AVCapturePhotoOutput capturePhotoWithSettings:delegate:]
    // Settings may not be re-used'
    
    var settings = AVCapturePhotoSettings()
    // photoOutput 의 codec의 hevc 가능시 photoSettings의 codec을 hevc로 설정하는 코드입니다.
    // hevc 불가능한 경우에는 jpeg codec을 사용하도록 합니다.
    if photoOutput.availablePhotoCodecTypes.contains(.hevc) {
        settings = AVCapturePhotoSettings(format: [AVVideoCodecKey: AVVideoCodecType.hevc])
    } else {
        settings = AVCapturePhotoSettings(format: [AVVideoCodecKey: AVVideoCodecType.jpeg])
    }
    
    return settings
}
var photoOutput: AVCapturePhotoOutput = AVCapturePhotoOutput()
  • previewLayer: 실시간으로 카메라에 비쳐지는 모습을 보기 위한 영역의 레이어입니다.
  • captureSession: 캡처 세션은 카메라의 입출력 신호 및 데이터를 중재하는 역할을 합니다.
  • back/frontCameraInput: 전/후면 카메라로 들어오는 신호들을 처리하는 역할을 합니다.
  • photoSettings: photoOutput에서 사용할 각종 세팅들을 지정할 수 있습니다.
    • 세팅은 재지정할 수 없기 때문에 이 단계에서 computed property로 미리 지정합니다.
  • photoOutput: AVCapturePhotoOutput은 기기의 카메라의 다양한 기능을 사용할 수 있도록 제공하는 인터페이스입니다.
    • 라이브 포토를 비롯한 다양한 사진 옵션을 설정할 수 있습니다.
    • 이번 예제에서 주요하게 사용할 기능입니다.

 

Step 2: viewDidAppear(:_)에 카메라 세팅 코드 작성

카메라에 접근하기 위해 다음 두 가지 작업이 필요합니다.

  1. 먼저 권한 허용 여부가 설정되지 않았다면 권한 허용 여부를 사용자한테 묻는 다이얼로그를 표시하고
  2. 다음 카메라를 세팅합니다.

해당 과정을 코드로 기록하면 다음과 같습니다.

override func viewDidAppear(_ animated: Bool) {
    super.viewDidAppear(animated)
    
    checkCameraPermissions()
    setupPhotoCamera()
}

권한 설정 부분 checkCameraPermissions()은 아래 코드를 뷰 컨트롤러 내에 추가하면 되고 분량상 자세한 내용은 다루지 않겠습니다.

func checkCameraPermissions() {
    let cameraAuthStatus =  AVCaptureDevice.authorizationStatus(for: AVMediaType.video)
    switch cameraAuthStatus {
    case .authorized:
        return
    case .denied:
        // TODO: - 카메라 권한 허용 유도하는 기능
        abort()
    case .notDetermined:
        AVCaptureDevice.requestAccess(for: AVMediaType.video, completionHandler:
                                        { (authorized) in
            if(!authorized){
                // TODO: - 카메라 권한 허용 유도하는 기능
                abort()
            }
        })
    case .restricted:
        // 시스템 에러
        abort()
    @unknown default:
        fatalError()
    }
}

 

카메라 세팅은 다음 단계로 진행됩니다.

1: setupPhotoCamera() 추가

먼저 메인 스레드가 아닌 다른 스레드에서 코드가 실행될 수 있도록 합니다. 그 이유는 실행 코드 중 AVCaptureSession.startRunning()이 해당 작업이 실행될 때까지 시스템 흐름이 멈추는 블록 호출(block call)이기 때문에 메인 스레드에 추가할 경우 UI가 멈출 수 있는 위험이 있기 때문입니다.

func setupPhotoCamera() {
    // 메인 스레드에서 실행 방지 - startRunning()이 차단 호출(block call)이기 때문
    DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async { [unowned self] in
        ...
    }
}

이하 단계 모두 setupPhotoCamera()의 스레드 클로저 내에 순차적으로 추가합니다.

 

2: 카메라 세션 초기화 및 구성사항(configuration) 시작
// 세션 초기화
captureSession = AVCaptureSession()
// 구성(configuration) 시작
captureSession.beginConfiguration()
  • 카메라 입출력을 관리할 수 있는 AVCaptureSession을 초기화합니다.
  • 해당 세션의 구성을 시작합니다. 나중에 커밋(commit)을 함으로써 구성 사항이 반영됩니다.

 

3: 세션이 사진 프리셋을 지원하는 경우 해당 프리셋을 설정
if captureSession.canSetSessionPreset(.photo) {
    captureSession.sessionPreset = .photo
}

 

4: 광역 색상 지원 설정
// 사용 가능한 경우 세션이 자동으로 광역 색상을 사용해야 하는지 여부를 지정합니다. (기본값 true)
captureSession.automaticallyConfiguresCaptureDeviceForWideColor = true

 

5: 디바이스 변수에 전/후면 카메라 디바이스를 지정
// 후면 카메라 디바이스
guard let backCamera = AVCaptureDevice.default(.builtInWideAngleCamera, for: .video, position: .back) else {
    return
}

// 전면 카메라 디바이스
guard let frontCamera = AVCaptureDevice.default(.builtInWideAngleCamera, for: .video, position: .front) else {
    return
}
  • 디바이스 변수는 인풋 신호를 받아들일 때 파라미터로 지정할 수 있습니다.

 

6: 카메라 인풋을 기기로부터 받도록 지정하고, 세션의 인풋 목록에 추가
// 생성된 captureSession에 device input을 생성 및 연결하고,
// device output을 연결하는 코드입니다.
do {
    backCameraInput = try AVCaptureDeviceInput(device: backCamera)
    frontCameraInput = try AVCaptureDeviceInput(device: frontCamera)
        
    // captureSession에 cameraInput을 받도록 설정
    captureSession.addInput(backCameraInput)
} catch  {
    debugPrint("Camera Input Error:", error.localizedDescription)
}
  • 일반적으로 후면 카메라가 처음에 사용되므로 backCamera를 맨 처음 인풋 목록에 지정합니다.
    • 전/후면 카메라 전환 방법은 나중에 설명합니다.

 

7: photoOutput을 캡처 세션의 아웃풋 목록에 추가
// 고해상도의 이미지 캡처 가능 설정
// 16.0에서 deprecated됨
if #unavailable(iOS 16.0) {
    photoOutput.isHighResolutionCaptureEnabled = true
}

// CaptureSession에 photoOutput을 추가
captureSession.addOutput(photoOutput)
  • iOS 16 미만인 경우 isHighResolutionCaptureEnabled 옵션을 true로 지정합니다.
    • 16버전 이상에서는 deprecated되었으며, 해당 옵션을 따로 지정하지 않아도 최대 해상도로 촬영됩니다.
  • addOutput으로 photoOutput을 캡처 세션에 추가합니다.

 

8: 카메라 미리보기 화면 추가

카메라를 미리보기 할 수 없다면 내가 도대체 어떤 대상을 찍고 있고 어떤 모습으로 찍히는지 전혀 알 수 없을 것입니다.

아래 코드를 setupPhotoCamera() 내부에 추가합니다.

// Preview 화면 추가
DispatchQueue.main.async { [unowned self] in
    setCameraPreview()
}
  • 미리보기는 UI 관련 기능이므로 메인 스레드에서 실행되어야 합니다.

 

다음 뷰 컨트롤러 내에 setCameraPreview() 함수를 추가합니다.

func setCameraPreview() {
    previewLayer = AVCaptureVideoPreviewLayer(session: captureSession)
    view.layer.insertSublayer(previewLayer, above: imgViewGuideOverlay.layer)
    previewLayer.frame = imgViewGuideOverlay.frame
    previewLayer.videoGravity = .resizeAspectFill   // 프레임 크기에 맞춰 리사이즈(비율 깨지지 않음)
}
  • AVCaptureVideoPreviewLayer를 사용해서 미리보기를 추가할 수 있습니다. UIKit의 레이어에 해당하는 오브젝트입니다.
  • 코드에는 나와있지 않지만 imgViewGuideOverlay.frame은 정방형(1 : 1 비율) 크기이며 카메라 미리보기를 이 크기로 지정하려고 합니다.
  • videoGravity를 .resizeAspectFill 로 하면 비율이 깨지지 않으면서 해당하는 크기에 맞춰 확대 또는 축소해서 보여줍니다.
    • 이 부분을 따로 지정하지 않으면 프레임 사이즈와 관계없이 3 : 4 포트레이트로 보일 것입니다.

 

9: 구성 사항 커밋 및 캡처 세션 실행
// commit configuration: 단일 atomic 업데이트에서 실행 중인 캡처 세션의 구성에 대한 하나 이상의 변경 사항을 커밋합니다.
captureSession.commitConfiguration()
// 캡처 세션 실행
captureSession.startRunning()
  • 구성 사항을 반영한 뒤 캡처 세션을 실행합니다.

 

반드시 실제 기기에서 실행해야 합니다.

여기까지 진행한 뒤 빌드 및 실행하면 카메라 미리보기가 작동할 것입니다.

 

10: 카메라 전/후면 전환 버튼 이벤트에 해당 기능 작성

카메라 전/후면을 변경하는 코드는 다음과 같습니다. 전후 방향을 바꾸는 해당 UIButton의 이벤트로 지정합니다.

@IBAction func btnActChangeCameraPosition(_ sender: UIButton) {
    captureSession.beginConfiguration()
    
    switch captureSession.inputs[0] {
    case backCameraInput:
        // 후면에서 전면으로 전환
        captureSession.removeInput(backCameraInput)
        captureSession.addInput(frontCameraInput)
    case frontCameraInput:
        // 전면에서 후면으로 전환
        captureSession.removeInput(frontCameraInput)
        captureSession.addInput(backCameraInput)
    default:
        break
    }
    
    // commitConfiguration : captureSession 의 설정 변경이 완료되었음을 알리는 함수.
    captureSession.commitConfiguration()
}

 

Step 3: 카메라 셔터 버튼 이벤트 코드 작성

capturePhoto(with:delegate:)를 호출하면 카메라의 셔터 버튼을 누른 것과 같이 해당 이미지가 캡처됩니다. 참고로 기본 카메라에서 기능을 빌려오는 것이기 때문에 기본 카메라에서 무음 상태에서도 셔터음이 울린다면 여기서도 동일하게 울립니다.

@IBAction func btnActShutter(_ sender: UIButton) {
    photoOutput.capturePhoto(with: photoSettings, delegate: self)
}

이후 작업은 delegate에서 실행하게 되며, 이를 위해 뷰 컨트롤러가 AVCapturePhotoCaptureDelegate를 준수(conform)해야 합니다.

해당 대리자를 준수하는 뷰 컨트롤러의 extension을 추가합니다.

extension CameraViewController: AVCapturePhotoCaptureDelegate {
    
}

 

Step 4: 사진을 라이브러리에 저장 기능 추가

사진을 찍은 뒤 후처리까지 완료되면 photoOutput(...didFinishProcessingPhoto...)에 해당 사진이 photo 변수로 저장되어 있습니다. 이것을 라이브러리에 저장하도록 리퀘스트하면 됩니다.

extension 내부에 다음 메서드를 추가합니다.

/// capturePhoto 이후에 capture process 가 완료된 이미지를 저장하는 메서드
func photoOutput(_ output: AVCapturePhotoOutput, didFinishProcessingPhoto photo: AVCapturePhoto, error: Error?) {
    guard error == nil else {
        print("Error capturing photo:", error!.localizedDescription)
        return
    }
    
    // 권한 요청
    PHPhotoLibrary.requestAuthorization { status in
        guard status == .authorized else {
            return
        }
        
        // 사진 앨범에 저장
        PHPhotoLibrary.shared().performChanges({
            let creationRequest = PHAssetCreationRequest.forAsset()
            creationRequest.addResource(with: .photo, data: photo.fileDataRepresentation()!, options: nil)
        }, completionHandler: nil)
    }
}
  • 권한 요청: 사진 라이브러리에 접근할 수 있는 권한이 필요합니다.
    • 여기서는 사진을 저장하는데 사용할 뿐이므로 ‘모든 사진 공개’ 또는 ‘선택된 사진 공개’ 둘 중 하나를 선택하더라도 저장이 됩니다.
  • 사진 앨범에 저장
    • PHPhotoLibrary – import Photos가 필요합니다.
    • performChanges(requestHandler, completionHandler)
      • requestHandler 부분에 사진 라이브러리에 사진 저장 리퀘스트를 요청합니다.
    • creationRequest.addResource
      • data에 photo.fileDataRepresentation()!을 지정하면 Data 타입의 사진이 지정됩니다.
      • 기본적으로 photo.fileDataRepresentation()은 옵셔널 값이나 data는 비옵셔널 값을 요구하기 때문에 강제 언래핑합니다.

 

이제 셔터 버튼을 누르면 사진이 찍히며 라이브러리에 저장됩니다.

 

뷰 컨트롤러 전체 코드

import UIKit
import AVFoundation
import Photos

class CameraViewController: UIViewController {
    
    // MARK: - 스토리보드로부터 @IBOutlet으로 연결된 컴포넌트 변수
    @IBOutlet weak var lblTopic: UILabel!
    @IBOutlet weak var imgViewGuideOverlay: UIImageView!
    
    // MARK: - Vars
    var previewLayer: AVCaptureVideoPreviewLayer!
    var captureSession: AVCaptureSession!
    var backCameraInput: AVCaptureDeviceInput!
    var frontCameraInput: AVCaptureDeviceInput!
    
    var photoSettings: AVCapturePhotoSettings {
        // NSInvalidArgumentException', reason: '*** -[AVCapturePhotoOutput capturePhotoWithSettings:delegate:]
        // Settings may not be re-used'
        
        var settings = AVCapturePhotoSettings()
        // photoOutput 의 codec의 hevc 가능시 photoSettings의 codec을 hevc로 설정하는 코드입니다.
        // hevc 불가능한 경우에는 jpeg codec을 사용하도록 합니다.
        if photoOutput.availablePhotoCodecTypes.contains(.hevc) {
            settings = AVCapturePhotoSettings(format: [AVVideoCodecKey: AVVideoCodecType.hevc])
        } else {
            settings = AVCapturePhotoSettings(format: [AVVideoCodecKey: AVVideoCodecType.jpeg])
        }
        
        return settings
    }
    var photoOutput: AVCapturePhotoOutput = AVCapturePhotoOutput()
    
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
    }
    
    override func viewDidAppear(_ animated: Bool) {
        super.viewDidAppear(animated)
        
        checkCameraPermissions()
        setupPhotoCamera()
    }
    
    @IBAction func btnActShutter(_ sender: UIButton) {
        // lblTopic.text = #function
        photoOutput.capturePhoto(with: photoSettings, delegate: self)
    }
    
    @IBAction func btnActChangeCameraPosition(_ sender: UIButton) {
        captureSession.beginConfiguration()
        
        switch captureSession.inputs[0] {
        case backCameraInput:
            // 후면에서 전면으로 전환
            captureSession.removeInput(backCameraInput)
            captureSession.addInput(frontCameraInput)
        case frontCameraInput:
            // 전면에서 후면으로 전환
            captureSession.removeInput(frontCameraInput)
            captureSession.addInput(backCameraInput)
        default:
            break
        }
        
        // commitConfiguration : captureSession 의 설정 변경이 완료되었음을 알리는 함수.
        captureSession.commitConfiguration()
    }
    
    // MARK: - Camera Functions
    
    func setupPhotoCamera() {
        // 메인 스레드에서 실행 방지 - startRunning()이 차단 호출(block call)이기 때문
        DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async { [unowned self] in
            // 세션 초기화
            captureSession = AVCaptureSession()
            // 구성(configuration) 시작
            captureSession.beginConfiguration()
            
            // session specific configuration
            // 세션 프리셋을 설정하기 전에 지원 여부를 확인해야 합니다.
            if captureSession.canSetSessionPreset(.photo) {
                captureSession.sessionPreset = .photo
            }
            
            // 사용 가능한 경우 세션이 자동으로 광역 색상을 사용해야 하는지 여부를 지정합니다.
            captureSession.automaticallyConfiguresCaptureDeviceForWideColor = true

            // 후면 카메라 디바이스
            guard let backCamera = AVCaptureDevice.default(.builtInWideAngleCamera, for: .video, position: .back) else {
                return
            }

            // 전면 카메라 디바이스
            guard let frontCamera = AVCaptureDevice.default(.builtInWideAngleCamera, for: .video, position: .front) else {
                return
            }
            
            // 생성된 captureSession에 device input을 생성 및 연결하고,
            // device output을 연결하는 코드입니다.
            do {
                backCameraInput = try AVCaptureDeviceInput(device: backCamera)
                frontCameraInput = try AVCaptureDeviceInput(device: frontCamera)
                    
                // captureSession에 cameraInput을 받도록 설정
                captureSession.addInput(backCameraInput)
            } catch  {
                debugPrint("Camera Input Error:", error.localizedDescription)
            }
            
            // 고해상도의 이미지 캡처 가능 설정
            // 16.0에서 deprecated됨
            if #unavailable(iOS 16.0) {
                photoOutput.isHighResolutionCaptureEnabled = true
            }
            
            // CaptureSession에 photoOutput을 추가
            captureSession.addOutput(photoOutput)
            
            // Preview 화면 추가
            DispatchQueue.main.async { [unowned self] in
                setCameraPreview()
            }
            
            // commit configuration: 단일 atomic 업데이트에서 실행 중인 캡처 세션의 구성에 대한 하나 이상의 변경 사항을 커밋합니다.
            captureSession.commitConfiguration()
            // 캡처 세션 실행
            captureSession.startRunning()
        }
    }
    
    func setCameraPreview() {
        previewLayer = AVCaptureVideoPreviewLayer(session: captureSession)
        view.layer.insertSublayer(previewLayer, above: imgViewGuideOverlay.layer)
        previewLayer.frame = imgViewGuideOverlay.frame
        previewLayer.videoGravity = .resizeAspectFill   // 프레임 크기에 맞춰 리사이즈(비율 깨지지 않음)
    }
    
    
    // MARK: - Permissions
    
    func checkCameraPermissions() {
        let cameraAuthStatus =  AVCaptureDevice.authorizationStatus(for: AVMediaType.video)
        switch cameraAuthStatus {
        case .authorized:
            return
        case .denied:
            // TODO: - 카메라 권한 허용 유도하는 기능
            abort()
        case .notDetermined:
            AVCaptureDevice.requestAccess(for: AVMediaType.video, completionHandler:
                                            { (authorized) in
                if(!authorized){
                    // TODO: - 카메라 권한 허용 유도하는 기능
                    abort()
                }
            })
        case .restricted:
            // 시스템 에러
            abort()
        @unknown default:
            fatalError()
        }
    }
}

extension CameraViewController: AVCapturePhotoCaptureDelegate {
    /// capturePhoto 이후에 capture process 가 완료된 이미지를 저장하는 메서드
    func photoOutput(_ output: AVCapturePhotoOutput, didFinishProcessingPhoto photo: AVCapturePhoto, error: Error?) {
        guard error == nil else {
            print("Error capturing photo:", error!.localizedDescription)
            return
        }
        
        // 권한 요청
        PHPhotoLibrary.requestAuthorization { status in
            guard status == .authorized else {
                return
            }
            
            // 사진 앨범에 저장
            PHPhotoLibrary.shared().performChanges({
                let creationRequest = PHAssetCreationRequest.forAsset()
                creationRequest.addResource(with: .photo, data: photo.fileDataRepresentation()!, options: nil)
            }, completionHandler: nil)
        }
    }
}

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