Windows のレガシー オーディオ コンポーネント

この記事では、現在廃止または非推奨となっている Microsoft Windowsのオーディオ API とコンポーネントについて説明します。

MME API または Windows マルチメディア API ( WinMMとも呼ばれる) は、最初のユニバーサルで標準化された Windows オーディオ API でした。Windows ( Windows XPまで) で再生される Wave サウンド イベントと MIDI I/O は MME を使用します。マルチメディア/サウンドとオーディオコントロール パネル アプレットにリストされているデバイスは、サウンド カードドライバーの MME API を表します。

マルチメディア拡張機能 (WaveIn/WaveOut インターフェイス) は、1991 年秋に、当時普及しつつあったサウンド カードやCD-ROMドライブをサポートするためにリリースされました。マルチメディア拡張機能は、主に CD-ROM ドライブとサウンド カードの製造元である OEMにリリースされ、 Windows 3.0 にオーディオ入出力の基本的なマルチメディアサポートとCDオーディオ プレーヤー アプリケーションを追加しました。マルチメディア拡張機能の新機能は、Windows 3.0 リアル モードでは利用できず、標準モードと 386 拡張モードでのみ利用できました。Windows 3.1xには、後にその機能の多くが組み込まれました。Microsoft は、これらの拡張機能を補完するために、 Windows Sound Systemサウンド カード仕様を 開発しました。

Windows 95/ME では、MME は再生中およびデバイス共有中に複数のオーディオ ストリームをミキシングできないため、一度にレンダリングできるオーディオ ストリームは 1 つだけです。ただし、一部のサウンド カード ドライバーは複数の MME デバイスをエミュレートできる (または複数のストリーミング クライアントをサポートできる) ため、MME でも動作する可能性があります。Windows 2000 以降、MME は再生デバイスの共有 (マルチクライアント アクセス) をサポートし、再生ストリームをミキシングできます。Windows XP 以降、MME は録音デバイスの共有をサポートするようになりました。

以前のバージョンの Windows では、MME は最大 2 つの録音チャンネル、16 ビットのオーディオ ビット深度、最大 44100 サンプル/秒のサンプリング レートをサポートし、すべてのオーディオがミックスされ、44100 サンプル/秒でサンプリングされていました。 ^{[引用が必要]} Windows 2000 以降、MME は最大 384000 サンプル/秒、最大 8 チャンネル、最大 32 ビット/サンプルをサポートしています。

Windows XPより前のバージョンでは、MME/WinMMデバイスインターフェース（waveIn、waveOut、midiIn、midiOut、ミキサー、aux）の数は10に制限されていました。この制限はWindows XPでは10から32に引き上げられました。^{[1] [2]}

MME のデバイス名の長さは 31 文字に制限されているため、長いデバイス名は部分的にしか表示されない場合があります。

Windows Vista では、MME WaveIn/WaveOut エミュレーションに欠陥が発生しました。サンプル レート変換が必要な場合、これらの API を使用する Web ブラウザーでオーディオを再生するときなど、可聴ノイズが発生することがあります。これは、構成できなくなった内部リサンプラーが、以前のバージョンの Windows で設定できた最も品質の低い変換モードである高速整数ベースの線形補間にデフォルト設定されているためです。リサンプラーは、Windows 7 および Windows Server 2008 の修正プログラムを介してのみ、高品質モードに設定できます。^{[3] [4]}

オーディオ圧縮マネージャ (ACM)は、オーディオ コーデック (コンプレッサー/デコンプレッサー) を管理するWindowsマルチメディア フレームワークです。 ^[5] ACM は API 仕様とも考えられます。コーデックは、Windows マルチメディアで動作するために、暗黙の ACM 仕様に準拠している必要があります。ACM ファイルは、ファイル名拡張子によって認識されます.acm。ACM ファイルは、WAVやAVIなどのRIFF互換のファイル タイプを「ラッパー」として使用し、ACM でサポートされている任意のオーディオ コーデックでエンコードされたオーディオ データを保存します。

ACM は時代遅れのフレームワーク/API とみなされており、Microsoft は現在、少なくともDirectShowの使用を推奨しています。ただし、ACM や関連するVideo Compression Manager (VCM)とは異なり、DirectShow ではエンドユーザー向けにファイルをエンコードする手段が提供されず、開発者がコンテンツをエンコードするためのエンドツーエンドのグラフを構築する必要があります。また、ACM はVBRオーディオ ストリームをサポートしていません。そのため、可変ビットレートを使用する場合、 MPEG-4 AAC、Ogg Vorbis、FLACなどの新しいコーデックは ACM ではサポートされません。多くの情報源では反対のことを述べていますが、Ogg Vorbis は ACM で適切に動作します。たとえば、RIFF 互換ファイル (前述の WAV または AVI ファイルなど) に埋め込まれている場合、Ogg Vorbis ストリームが固定ビットレートでエンコードされている必要があります。

Windows には、多数の ACM コーデックがプリインストールされています。これらのコーデックの一覧については、「WAV ファイル § コーディング スキームの比較」を参照してください。

ACM コーデックは、Microsoft によって割り当てられた 2 バイト コード (TwoCC) によって識別されます。

• ダイレクトサウンド
• ダイレクトミュージック
• DirectXプラグイン

KMixer はカーネル オーディオ ミキサードライバーであり、 Windows 98から Windows XP のWDMオーディオの一部であり、複数のサウンド バッファーを出力にミックスする処理を行います。

KMixer.sys によって実行されるタスク:

• 複数のPCMオーディオストリームのミキシング
• フォーマット、ビット深度（ワード長とも呼ばれる）、サンプルレート変換
• スピーカー構成とチャンネルマッピング

Windows 98、Windows 2000、Windows Meでは、KMixerの最大サンプルレートは100 kHzです。Windows XP SP1以降では、KMixerのオーディオサンプリングレートは最大200 kHzをサポートします。^{[6] [7] [8]}

KMixer は、特に複数のサウンド ストリームをサポートしていないローエンドのサウンド カードで、オーディオ ストリームのミキシングを実行する必要性を軽減することで、アプリケーションを支援するために設計されました。しかし、いくつかの重大な問題が発生しました。

まず、 KMixer のレイテンシは約 30 ミリ秒^[9]で、このコンポーネントはポート クラスのオーディオ ドライバーのすぐ上にあるため、これを減らすことはできません。そのため、DirectSound (ハードウェア ミキシングの場合を除く) や WinMM によって発行されたものも含め、すべてのオーディオ ストリームはカーネル ミキサーを通過します。^[10]オーディオ ハードウェアがハードウェア ミキシング(ハードウェア バッファリングまたは DirectSound ハードウェア アクセラレーションとも呼ばれる) をサポートしている場合、DirectSound はレンダリング デバイスに直接バッファリングします。^[11]したがって、DirectSound ストリームがハードウェア ミキシングを使用する場合、KMixer はバイパスされます。^[12]

Windows 98 のオリジナルリリースのような以前のリリースでは、KMixer は、サポートされていないものも含め、通過するすべてのデータ形式をミックスしようとしました。これにより、AC3でエンコードされたサラウンドサウンドストリームをサウンドカードのS/PDIF出力から外部のホームシネマ レシーバーに渡そうとするメディアプレーヤーでさまざまな問題が発生しました。これはWindows Meで修正され、Windows 98 Second Edition および Windows 2000 SP2 の修正プログラムとして提供されました。^[13] Windows Me 以降、waveOut、DirectSound、および DirectShow API は S/PDIF 経由の AC-3 や WMA などの非 PCM 形式をサポートし、非 PCM データは KMixer を経由せずにクラスドライバーに直接送られます。

KMixer をバイパスし、それに関連する問題を回避するために、Windows 98 では 新しいカーネル モード API であるDirect Kernel Streamingも導入されました。

KMixerはほとんどの場合、サウンドを変更しません。^[6]また、DirectSound、ASIO、Direct Kernel Streaming、WASAPIにアクセスするための追加のプラグインを必要とせずにKMixerをバイパスする方法は多数あります。たとえば、Windows XPでは、ハードウェアミキサーでDirectSound（Winampがデフォルトで使用）を使用することは、KMixerをバイパスする方法です。^[9]

KMixer はWindows Vistaで削除されました。これは、改良されたオーディオ アーキテクチャの一部であるユーザー モード WASAPI (Windows Audio Session API) オーディオ エンジンに置き換えられました。オーディオ エンジンは、共有モードまたは排他モードで動作できます。共有モードでは、ミキシングは引き続き行われます。事前にミックスされた PCM オーディオは、サウンド コントロール パネルから構成可能な単一の形式 (サンプル レート、ビット深度、およびチャンネル数) でドライバーに送信されます。WASAPI排他モードでは、ハードウェアに直接アクセスできるOpenALやASIOなどのサードパーティのオーディオ API を使用する場合と同様に、ミキサーをバイパスします。^[14]

カーネル ストリーミングまたはダイレクト カーネル ストリーミング (Direct KS) は、ストリーミングされたデータのカーネル モード処理をサポートする技術です。これにより、サウンド カードやTV チューナー カードなどのマルチメディア デバイスで効率的なリアルタイム ストリーミングが可能になります。カーネル ストリーミングにより、デバイス ドライバーはカーネル モードでDirectShowのようなフィルターとピンを作成できるため、ハードウェアへのアクセス、低遅延通信が可能になり、DirectShowフィルター グラフ内でも使用できます。

カーネル ストリーミングは Windows 98 で導入されました。サウンド カードが、システム提供のポート クラス ドライバーPortCls.sysで使用するカスタム ドライバーを使用する場合、またはストリーミング クラス ドライバーで使用するミニ ドライバーを実装する場合、アプリケーションは KMixer を完全にバイパスし、代わりにカーネル ストリーミング インターフェイスを使用してオーディオ ドライバーと直接やり取りし、遅延を減らすことができます。Windows 98 には、最初のカーネル ストリーミング ドライバーである Stream.sys が含まれています。Windows XP では、Microsoft は、別の改良されたカーネル ストリーミング クラス ドライバーである AVStream を導入しました。

JRiver Media Center、JPLAY、foobar2000、Audirvana Studio、Winampなどの音楽プレーヤーはカーネルストリーミングをサポートしています。Microsoft Windowsの通常の「WaveOut 方式」と比較すると、カーネル ストリーミングではCPU時間が少なくて済みます。ただし、 KMixerと Windows のボリューム コントロールをバイパスする必要があります。カーネル ストリーミングでは、カーネル モードのオーディオ ドライバーが複数のクライアントをサポートしていない限り、デバイスの共有もできません。

Windows Vista より前のカーネル ストリーミングでは、MME で使用されるバッファー チェーンを使用した単一のクライアント対ドライバー通信プロトコルのみが提供されていました。Vista 以降では、単一の循環バッファーに基づく新しいリアルタイム オーディオ ( RT Audio 、 RTAudio コーデックと混同しないでください) プロトコルが導入されています。RT Audio プロトコルは、portcls.sys の WaveRT ポート ドライバーによって実装されています。Vista 以降のバージョンでは、オーディオ サブシステムは両方のプロトコルをサポートしているため、従来のオーディオ ドライバーと新しいオーディオ ドライバーの両方と対話できます。ただし、KS を使用するほとんどのオーディオ アプリケーションは単一のプロトコル (ほとんどの場合は従来のプロトコル) のみをサポートしているため、1 種類のオーディオ ドライバーとしか通信できません。

• Windows 98 の WDM オーディオ
• Windows Vista オーディオ アーキテクチャ
• ダイレクトX
• ユニバーサルオーディオアーキテクチャ(UAA)

• Microsoft Web サイトの Kmixer に関する情報
• Microsoft Web サイトの KMixer レイテンシー
• MS ACM ドライバー (コーデック) の詳細
• Microsoft Audio Compression Manager コーデック (インストール可能なドライバー) の書き方
• foob​​ar2000 プラグイン — foobar2000用カーネル ストリーミング プラグイン
• Winamp カーネル ストリーミング プラグイン

• カーネルストリーミングコンポーネント
• MME API (WinMM)
• カーネル ストリーミング コンポーネント ( ReactOSでの再実装用に文書化されています)