HTML5 の能力を解き明かす

Article
08/11/2011

本記事は、マイクロソフト本社の IE チームのブログから記事を抜粋し、翻訳したものです。

【元記事】Unlocking the power of HTML5 audio(2011/5/14 1:03 AM)

私たちの生活の中にはさまざまな音があります。Web 開発者は、今日では HTML5 <audio> 要素を使ってアプリケーションに音を埋め込むことができます。制御の柔軟性とプラットフォームとの統合により、単純な効果音から、ゲームのプレイ中に流れる音、洗練されたオーディオエンジンに至るまで、さまざまなシナリオが可能となります。

このブログ記事では、Web アプリケーションで <audio> タグを使用する際のベストプラクティスを説明します。また、実際のサイトからの役立つヒントも紹介します。

ページに audio 要素を追加する

最初のステップはページに audio 要素を追加することです。そのためには、マークアップの中で <audio> タグを宣言するか、JavaScript コードで新しい audio 要素のインスタンスを作成するか、またはページにオーディオストリームを埋め込みます。

 <audio src="audio/sample.mp3" autoplay>
</audio>

デモを実行する

 var audio = document.createElement("audio");
if (audio != null && audio.canPlayType && audio.canPlayType("audio/mpeg"))
{
   audio.src = "audio/sample.mp3";
   audio.play();
}

デモを実行する

 <audio src="data:audio/mpeg,ID3%02%00%00%00%00%..." autoplay>
</audio>

デモを実行する

第 1 の方法では、ページの読み込み時にオーディオコンポーネントを初期化することができます。第 2 の方法では、オーディオクリップの読み込みがアプリケーションライフサイクルの特定の時点まで保留されるため、ネットワークフローをより柔軟に管理することができます。第 3 の方法 (あまり推奨されません) は、オーディオファイルをページにデータ URI として埋め込むため、サーバーへの要求の数を減らすことができます。

JavaScript によって生成された audio 要素は、上記のコードスニペットのようにそれが実際に DOM ツリーに追加されなくても再生可能であることに注意してください。しかし、audio 要素をページに追加すれば、既定のコントロールバーを表示することができます。

この記事では触れませんが、複数のオーディオファイル形式をサポートすることが可能です。オーディオファイルを自身のサーバー上でホストする場合は、サーバー側で MP3 ファイルの MIME の種類 ("audio/mpeg") を必ず登録してください。たとえば、インターネットインフォメーションサービス (IIS) では次のような設定になります。

再生前にオーディオをプリロードする

audio 要素が用意できたら、最も望ましいプリロード方法を選択します。HTML5 <audio> の仕様では、preload プロパティと、設定可能な次の 3 つの値が定義されています。

"none": メディアリソースをユーザーが必要とすることを作成者は想定していないこと、またはサーバーが不必要なトラフィックを最低限に抑えようとしていることを、ユーザーエージェントに対して示します。

ポッドキャストを掲載するブログのようなシナリオで各記事がオーディオファイルを持つ場合は、最初のプリロードに使う帯域幅を少なくできるので、この方法が特に適しています。ユーザーがファイルを再生する (既定のビジュアルコントロールを使う、または JavaScript の load() や play() メソッドが実行される) と、ブラウザーがオーディオストリームの取得を開始します。
"metadata": メディアリソースをユーザーが必要とすることを作成者は想定していないが、リソースのメタデータ (寸法や再生時間など) の取得は想定していることを、ユーザーエージェントに対して示します。

オーディオプレイヤーコントロールを作成するときにオーディオクリップの基本情報が必要であるが、再生する必要はない場合などに、このオプションが適しています。
"auto": ユーザーエージェントはサーバーにリスクを与えることなくユーザーのニーズを最優先することができることを、ユーザーエージェントに対して示します。この場合は、最も楽観的な判断の結果としてリソース全体がダウンロードされることもあります。ゲームを作成している場合はこの方法が最適となることがあります。この方法を使用すれば、ゲームを実際に開始する前にすべてのオーディオクリップをプリロードできます。

audio 要素の src プロパティをプログラムで設定している場合、preload プロパティは、特に指定がなければブラウザーによって "auto" に設定されることに注意してください。このため、これ以外の値を必要とする場合は、必ず src を設定するよりも前のコードで設定を行ってください。

これらの 3 つのオプションによるネットワークへの影響は、F12 キーで起動できる開発者ツール ([ネットワーク] タブ) を使用してこのページを実行することによりプレビューできます。デバッグを行う場合は、[常にサーバーから更新する] メニューのチェックボックスをオンにしてローカルキャッシュを無効化します。これにより、新しい呼び出しをシミュレートできます。

preload=none:

preload=metadata:

preload=auto:

初期化フェーズに関してはこのプロパティが便利ですが、この他にも、実際にブラウザーがオーディオクリップをダウンロードして再生可能な状態になっているかどうかを調べたい場合もあります。このような情報は、ユーザーエージェントによって呼び出される canplaythrough イベントをリッスンすることによって取得できます。このイベントは、再生が今開始されたとしても、バッファー処理のために停止することなく、現在の再生レートで最後までメディアリソースを提供できるとユーザーエージェントが判断したときに呼び出されます。

 var audio = document.createElement("audio");
audio.src = "piano/3C.mp3";
audio.addEventListener('ended', function () {
      // 次のループの前に 500 ミリ秒待機する
      setTimeout(function () { audio.play(); }, 500);
   }, false);
audio.play();

デモを実行する

ループ再生

オーディオを使用するシナリオでは、サウンドクリップを繰り返し再生する機能もよく求められます。HTML5 <audio> では "loop" プロパティを使ってこれを実現できます。これを設定するとオーディオクリップは、ユーザーまたはアプリケーションが pause() オーディオコントロールを呼び出すまで、繰り返し再生され続けます。

 <audio src="audio/sample.mp3" autoplay loop>
</audio>

デモを実行する

オーディオファイルをループ再生する別の方法としては、オーディオクリップが終了したときにプログラムによって play() メソッドを呼び出すという方法があります。これを行うと、次のループとの間隔を制御することが可能になります。

 var audio = document.createElement("audio");
audio.src = "piano/3C.mp3";
audio.addEventListener('ended', function () {
   // 次のループの前に 500 ミリ秒待機する
   setTimeout(function () { audio.play(); }, 500);
   }, false);
audio.play();

デモを実行する

audio 要素の play() 呼び出しは、サウンドが実際に終了する前に実行しても効果がないことに注意してください。現在のサウンドをキャンセルして再開する場合は、currentTime をリセットする必要があります。

 var audio = null;
audio = document.createElement("audio");
audio.src = "piano/3C.mp3";
audio.addEventListener('ended', function () {
   audio.play();
   }, false);

function play() {
   audio.play();
}

function restart() {
   audio.currentTime = 0;
   audio.play();
}

デモを実行する

複数の audio タグ

同じオーディオファイルをいくつか同時に (つまりサウンドをオーバーラップさせて) 再生することが必要な場合は、同じファイルをポイントする複数の audio タグを作成することでそれを実現できます。また当然ですが、別のオーディオファイルを同時に再生する場合も同じ方法が可能です。この記事の最初に説明したとおり、再生する audio 要素はプログラムによって追加することも、マークアップでインスタンス化することも可能です。

次のコードスニペットでは、マークアップを使用して複数の audio ファイルの読み込みと再生を行う例を示しています。オーディオのサンプルはすべて同じ長さであり、実行が終了すると最初に戻ってループ再生します。Internet Explorer 9 で再生すると、各ループが自動的に同期されることがわかります。以下の 5 つのサウンドをまとめて再生すると、前述のデモで使用したオーディオファイル (sample.mp3) と同じように聞こえます。

 <body>
   <audio src="audio/Bass.mp3" autoplay loop>
   </audio>
   <audio src="audio/Drum.mp3" autoplay loop>
   </audio>
   <audio src="audio/Crunch.mp3" autoplay loop>
   </audio>
   <audio src="audio/Guitar.mp3" autoplay loop>
   </audio>
   <audio src="audio/Pizzicato.mp3" autoplay loop>
   </audio>
</body>

デモを実行する

この方法はとてもシンプルでわかりやすいものですが、多くの場合、開発者はオーディオクリップをプログラムで作成する方法を好みます。次のコードスニペットは、3 つのオーディオクリップをコードによって動的に追加する方法を示しています。これらを一緒に再生すると、C メジャーのコードになります。

 AddNote("3C");
AddNote("3E");
AddNote("3G");

function AddNote(name) {
   var audio = document.createElement("audio");
   audio.src = "piano/" + name + ".mp3";
   audio.autoplay = true;
}

デモを実行する

このコードパターンはどのブラウザーでも機能し、非常に魅力的なシナリオを実現することができます。

ここで重要な点として、アプリケーションやゲームが複雑化すると、やがてある 2 つの制限に達する可能性があることに注意してください。2 つの制限とは、1 つのページでプリロード可能な audio 要素の数と、同時に再生可能な audio 要素の数です。

これらの数はブラウザーおよび PC の性能に依存します。私の個人的な経験からすると、Internet Explorer 9 は数十個の audio 要素を同時に問題なく処理できます。他のブラウザーについては、同様というわけではありません。複数のファイルをループ再生すると明らかな遅延や劣化が発生する場合があります。

同期の戦略

ネットワークの特性によっては、タグの追加、コンテンツの取得、および再生の準備のときに生じる遅延を常に考慮することが必要な場合があります。特に複数のファイルを処理する場合は、再生の準備にかかる時間がファイルごとに違うことがあります。たとえば次の例は、前の例で使用した 3 つのファイルをローカルホストから読み込んだ際のものです。

[タイミング] 列に表示されているように、各ファイルが同時に準備完了となるわけではありません。

同期のために最もよく使われる方法は、最初にすべてのファイルをプリロードするという方法です。すべてのファイルの準備ができたら、ループを使って一気にそれらの再生を開始します。

 var audios = [];
var loading = 0;
AddNote("2C");
AddNote("2E");
AddNote("2G");
AddNote("3C");
AddNote("3E");
AddNote("3G");
AddNote("4C");

function AddNote(name) {
   loading++;
   var audio = document.createElement("audio");
   audio.loop = true;
   audio.addEventListener("canplaythrough", function () {
      loading--;
      if (loading == 0) // すべてのファイルがプリロードされた場合
      StartPlayingAll();
   }, false);
   audio.src = "piano/" + name + ".mp3";
   audios.push(audio);
}
function StartPlayingAll() {
   for (var i = 0; i < audios.length; i++)
   audios[i].play();
}

デモを実行する

ではすべてを合わせてみましょう。次のデモは「Frère Jacques」(「アーユースリーピング」、「かねがなる」としても知られています) のピアノ演奏をシミュレートします。ページは、最初にすべての音符の取得を行います。その間、クライアント上へのプリロードの進行状況を表示します。すべての準備ができたら、曲が始まり、ループ演奏されます。

デモを実行する

実際のサイトでのオーディオ

ここまでは、複数のオーディオファイルを処理するためによく使われる方法を説明してきました。ここからは、実際に <audio> タグを使用しているいくつかの Web サイトをベストプラクティスとして紹介します。

Pirates Love Daises: http://www.pirateslovedaisies.com (英語)

別のブログ記事でも紹介しましたが、「Pirates Love Daises」は Grant Skinner 氏によって作成された、HTML5 によるすばらしいゲームです。すばらしいゲームと視覚効果に加え、Grant のチームは洗練されたオーディオライブラリも開発し、それを使用してゲームの全編にわたってオーディオを再生しています。メインのロジックは AudioManager クラスにカプセル化されています。前に説明したように、このサイトは、実際にゲームを開始する前にすべてのオーディオクリップをプリロードし、その進行状況を初期読み込みの画面で表示しています。また、このサイトではオーディオファイルのダウンロード中にネットワークのタイムアウトまたはエラーが発生した場合の考慮も行われています。

 addAudioChannel:function(b,a,f){
   var h=document.createElement("audio");
   if(f!=true){
      this.currAsset=h;
      this.timeoutId=setTimeout($.proxy(this,"handleAudioTimeout"),e.AUDIO_TIMEOUT);
      h.addEventListener("canplaythrough",$.proxy(this,"handleAudioComplete"),false);
      h.addEventListener("error",$.proxy(this,"handleAudioError"),false)
   }
   h.setAttribute("id",a);
   h.setAttribute("preload","auto");
   $("").attr("src",b).appendTo(h);
   $("").attr("src",b.split(".mp3")[0]+".ogg").appendTo(h);
   document.body.appendChild(h)
}

,handleAudioComplete:function(b){
   if(LoadedAssets.getAsset(b.target.id)!=true){
      LoadedAssets.addAsset(b.target.id,true);
      clearTimeout(this.timeoutId);
      this.calculatePercentLoaded(true)
   }
}

,handleAudioError:function(b){
   trace("Error Loading Audio:",b.target.id);
   LoadedAssets.addAsset(b.target.id,true);
   clearTimeout(this.timeoutId);
   this.calculatePercentLoaded(true)
}

,handleAudioTimeout:function(){
   trace("Audio Timed Out:",this.currAsset.id);
   LoadedAssets.addAsset(this.currAsset.id,true);
   this.calculatePercentLoaded(true)
}

デモを実行する

現在、Grant は、開発者が他のアプリケーションでこのサウンドエンジンを使うことができるようにするためのサウンドライブラリプロジェクトを実施しています。この成果に期待したいと思います。

Firework (Mike Tompkins 氏作成): www.beautyoftheweb.com/firework (英語)

この Firework のデモは非常におもしろいものです。オーディオトラックを同時に操作して、各トラックのボリュームを動的に変えることができます。さらに、オーディオのチャンネルを操作すると、入力や設定によってインターフェイスが動的に変化します。

ここでは audio タグが HTML マークアップで宣言されています（単純に、6 つのトラックです）。進行状況はプログラムにより canplaythrough イベントをリッスンすることによって管理されています。すべてのオーディオファイルの再生準備が整ったら、ループでリストの処理を行い、再生を開始します。

 video.addEventListener('canplaythrough', onCanPlayAudio, false);
for (var i = 0; i < 5; i++) {
   var aud = document.getElementById("aud" + i);
   targetVolumes.push(0);
   aud.volume = 0;
   audioTags.push({
   "tag": aud,
   "ready": false
   });
   aud.addEventListener('canplaythrough', onCanPlayAudio, false);
}
// オーディオ/ビデオ トラックの設定
document.getElementById("tompkins").src = MediaHelper.GetVideoUrl("Firework_3");
for (var i = 0; i < audioTracks.length; i++) {
   document.getElementById("aud" + i).src = MediaHelper.GetAudioUrl(audioTracks[i]);
}

デモを実行する

このコードでは、ボリュームを 0 と設定して開始し、再生が可能となったら動的に 1 に上げるという方法が取られています。オーディオカードとドライバーの性能によってはオーディオが開始される際の最初にノックのような雑音が入る場合がありますが、この小さなトリックによってこれが聞こえるのを防ごうとしています。

BeatKeep: www.beatkeep.net(英語)

最後のシナリオは今回示した実例の中で最も複雑なものです。このページでは、ドラムマシンを使って自分で曲を作り、その複数個のオーディオクリップをループ再生することができます。このアプリケーションでは、オーディオチャンネル間の完全な同期と、複数のクリップを読み込むための高速なバッファリングシステムが非常に重要です。

このドラムマシンでは、高度なタイマーロジックと結合モデルを使って、テンポや拍子のすべてを制御することができます。そして最終的に、非常にスムーズなエクスペリエンスが提供されます。

まとめ

Internet Explorer 9 または他のブラウザーを使って、ぜひこの記事で紹介したサンプルとアプリケーションをすべて試してみてください。そしてそのエクスペリエンスがどのようなものであったか、フィードバックをお寄せください。この記事で使用したすべてのサンプルコードはこちら ( 英語) からダウンロードできます。

オーディオとビデオのコントロールに関する詳細な情報は、MIX で行われた 30 分のセッション「 <audio> と <video> を使い始めるために知っておくべきことトップ 5 ( 英語 ) 」をご覧ください。また MSDN の興味深い記事も参照してください。

この記事でオーディオクリップを使用させていただいた DoubleDominant 、およびすばらしい HTML5 エクスペリエンスを作成された Grant Skinner と Archetype に感謝いたします。

—Giorgio Sardo、シニアテクニカルエバンジェリスト、 HTML5 および Internet Explorer

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HTML5 の能力を解き明かす

ページに audio 要素を追加する

再生前にオーディオをプリロードする

ループ再生

複数の audio タグ

同期の戦略

実際のサイトでのオーディオ

Pirates Love Daises: http://www.pirateslovedaisies.com (英語)

Firework (Mike Tompkins 氏作成): www.beautyoftheweb.com/firework (英語)

BeatKeep: www.beatkeep.net(英語)

まとめ

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