Audio Endpoint Builder のアルゴリズム

[アーティクル]
03/28/2024

Windows Vista 以降のバージョンの Windows では、AudioEndpointBuilder はシステム内のオーディオエンドポイントを列挙、初期化、およびアクティブ化するシステムサービスです。このトピックでは、AudioEndpointBuilder サービスで使用されるアルゴリズムの概要について説明します。

AudioEndpointBuilder サービスは、アルゴリズムを使用してエンドポイントを検出して列挙します。このアルゴリズムは、多重化 (MUXed) キャプチャデバイスへのシステムアクセスを簡素化し、複数のホストピンと複数のブリッジピン、またはその両方を含むトポロジを操作できるように設計されています。

Windows XP では、オーディオモデルはオーディオデバイスという用語でプラグアンドプレイ (PnP) ツリーの概念デバイスを指していました。 Windows Vista 以降のバージョンの Windows では、オーディオデバイスの概念が再考され、ユーザーが物理的に操作するデバイスをより適切に表現できるようになりました。

Windows Vista の 2 つの新しい API、MMDevice API と WASAPI を使用すると、これらの新しいオーディオデバイスにアクセスして操作できます。 MMDevice API は、新しいオーディオデバイスをエンドポイントと呼びます。

AudioEndpointBuilder サービスは、デバイスインターフェイスの到着と削除で KSCATEGORY_AUDIO クラスを監視します。オーディオデバイスドライバーが KSCATEGORY_AUDIO デバイスインターフェイスクラスの新しいインスタンスを登録すると、AudioEndpointBuilder サービスはデバイスインターフェイス通知を検出し、アルゴリズムを使用してシステム内のオーディオデバイスのトポロジを調べ、適切なアクションを実行します。

次の一覧は、AudioEndpointBuilder で使用されるアルゴリズムの動作をまとめたものです。

接続されていないブリッジピンを探します。
接続されていないブリッジピンのエンドポイントを作成します。たとえば、AudioEndpointBuilder は、KSNODETYPE_SPEAKER のピンカテゴリ GUID を持つ未接続のブリッジピンを検出すると、このブリッジピンのスピーカーエンドポイントを作成します。 KSNODETYPE_SPEAKER とその他のピンカテゴリ GUIDS については、WinDDK\<build number>\inc\api の Ksmedia.h を参照してください。
エンドポイントの既定のプロパティを設定します。たとえば、AudioEndpointBuilder では、名前、アイコン、およびフォームファクターが設定されます。
エンドポイントから、パルス符号変調 (PCM)、オーディオコーデック 3 (AC3)、または Windows メディアビデオ (WMV) をサポートするホストピンへのパスがあるかどうかを判断します。ホストピンは、通信メンバーが KSPIN_COMMUNICATION_SINK または KSPIN_COMMUNICATION_BOTH に設定された KSPIN 構造体です。 KSPIN 構造体について詳しくは、KSPIN を参照してください。
エンドポイント PropertyStore に、オーディオデバイスインターフェイスのレジストリキーからのプロパティ情報を設定します。
エンドポイントの状態を設定します。エンドポイントの状態は、次の 3 つの値のいずれかになります。
- アクティブ。手順 4 で説明したパスが存在することを示しています。
- 切断。オーディオデバイスがジャック検出をサポートしている場合、この状態はエンドポイントのパスが存在し、オーディオアダプターの物理コネクタからジャックが切断されていることを示します。
- 存在しない。この状態は、手順 4 でパスが見つからなかったことを示し、ジャック検出はこのエンドポイントでサポートされていません。
関連する INF ファイルで指定されている場合は、このエンドポイントを既定のエンドポイントとして設定します。

エンドポイントが列挙された後、オーディオシステムのクライアントは、(先述のとおり) 新しい Windows Vista API を使用して直接操作したり、Wave、DirectShow、DirectSound など、より馴染みのある API を使用して間接的に操作したりすることができます。オーディオクライアントがエンドポイントの MMDevice ID で開始し、同じエンドポイントの Wave ID または DirectSound ID にアクセスできるように、新しい API メソッドが提供されました。

エンドポイントを使用する場合は、次のメリットを活用できます。

コンピューターを再起動する頻度に関係なく、同じグローバルに一意の ID (GUID) を使用できます。この永続的な GUID を使用すると、エンドポイントの waveOut ID またはフレンドリ名を保存するよりも信頼性が高くなります。
コンピューターを再起動する頻度に関係なく、同じ PropertyStore を使用できます。オーディオデバイス関連のメタデータは、エンドポイント PropertyStore に保存されます。
多重化 (MUX) ピンと非多重化 (DEMUX) ピンは自動的に管理され、AudioEndpointBuilder サービスによって列挙されます。

オーディオデバイスで動作する独自のオーディオデバイスドライバーと INF ファイルを開発し、オーディオアプリケーションまたはその両方を開発する場合は、次の問題とベストプラクティスに注意してください。これらの推奨事項を念頭に置いてドライバーとアプリケーションを開発すると、AudioEndpointBuilder でより効果的に動作するドライバー、INF ファイル、オーディオクライアントが作成されます。

名前付け規則。エンドポイントに使用される名前付け規則は、ブリッジピンのフレンドリ名に基づいています。ただし、スピーカーエンドポイントの場合、名前は "スピーカー" にハードコーディングされており、ドライバーまたはサードパーティ製アプリケーションによって変更することはできません。
準最適なトポロジ。特定のトポロジは、エンドポイントを列挙するために AudioEndpointBuilder によって使用されるアルゴリズムのため、準最適であると見なされます。たとえば、これらの準最適なトポロジのいずれかを作成する場合、非表示のエンドポイントを持ち、AudioEndpointBuilder が関連付けられているホストピンにリンクできない AudioEndpointBuilder またはスプリッター (分割エンドポイント) では表示できないホストピンを作成します。
- 非表示のエンドポイント
  
  次の図では、KS フィルターに、1 つのブリッジピン (スピーカー) に接続する 2 つのホストピンがあります。
  
  AudioEndpointBuilder はこのブリッジピンを検出すると、パスを 1 つのホストピンのみにトレースし、ブリッジピンの既定値を設定して、スピーカーエンドポイントを作成してアクティブ化し、他のブリッジピンを検出し続けます。したがって、他のホストピンが AudioEndpointBuilder から非表示になります。
  
  上の図では、問題のあるトポロジが再設計され、AudioEndpointBuilder が 2 つのホストピン (PCM と AC-3/PCM) を検出できるようになりました。これは、2 つのブリッジピン (スピーカーと SPDIF) が表示されるようになったためです。
- スプリッター
  
  1 つのホストピンが複数のブリッジピンに接続すると、別の種類の準最適なトポロジが作成されます。次の図では、PCM ホストピンがスピーカーブリッジピンと SPDIF ブリッジピンに接続されるトポロジを示しています。
  
  この場合、AudioEndpointBuilder は 1 つのブリッジピンを検出し、PCM ホストピンへのパスをトレースして、既定値を設定し、スピーカーエンドポイントを作成してアクティブ化します。 AudioEndpointBuilder は次のブリッジピンを検出し、同じの PCM ホストピンへのパスをトレースして、既定値を設定し、SPDIF エンドポイントを作成してアクティブ化します。ただし、両方のエンドポイントが初期化され、アクティブ化されているにもかかわらず、どちらか一方にストリーミングすると、もう一方に同時にストリーミングすることができなくなります。つまり、相互に排他的なエンドポイントです。
  
  次の図では、個別の接続が存在するこのトポロジの再設計を示しています。この設計により、AudioEndpointBuilder は、2 つのブリッジピンのそれぞれについて PCM ホストピンへのパスをトレースできます。
エンドポイントの形式。オーディオエンジンが共有モードで実行されている場合、エンドポイントの形式は、インストール時に INF ファイルによって指示された特定の設定を想定します。たとえば、オーディオデバイスのオーディオドライバーは、関連付けられている INF ファイルを使用して、既定のエンドポイントを 44.1 kHz、16 ビット、ステレオ PCM 形式に設定します。インストール後、エンドポイントの形式を変更するには、コントロールパネルまたはサードパーティ製アプリケーションを使用する必要があります。
既定のデバイス。既定のデバイスとして設定されているエンドポイントは、INF ファイルの情報を使用してインストール時に選択されます。インストールが完了したら、コントロールパネルまたはサードパーティ製アプリケーションを使用して、別のエンドポイントを既定のエンドポイントとして選択する必要があります。

注: INF ファイルがインストール時に既定として設定するエンドポイントを選択しない場合、クライアントアプリケーションは MMDevice API を使用してエンドポイントを選択できます。 API は、フォームファクターのランクと、エンドポイントがレンダリングエンドポイントかキャプチャエンドポイントかに基づいて選択されます。次の表に、選択順序を示します。

レンダリングランク	キャプチャランク
スピーカー	Microphone
ラインアウト	ラインイン
SPDIF	SPDIF

MMDevice API を使用して既定のエンドポイントを選択し、使用可能なエンドポイントが同じランク付けをされている場合、MMDevice API はエンドポイント ID をアルファベット順にして、既定として選択するエンドポイントを決定します。たとえば、オーディオアダプターにラインアウトコネクタとラインインコネクタの両方があり、関連付けられている INF ファイルがインストール時に既定のコネクタを選択しない場合、MMDevice API はどのエンドポイント ID がアルファベット順で先であるかを識別し、そのコネクタを既定として設定します。この選択は、エンドポイント ID が永続的であるため、システムを再起動した後も保持されます。ただし、上位のエンドポイント (マイクコネクタを備えた 2 つ目のアダプター) がシステムに表示される場合、選択は保持されません。

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