【DirectX】基于XAudio2的midi合成器——XAMIDI

系统消息

原帖来源：【DirectX】基于XAudio2的midi合成器——XAMIDI https://www.0xaa55.com/thread-26601-1-1.html（出处：技术宅的结界，转载请保留出处。）
参考来源：【C语言】Midi文件播放器（可跨平台）https://www.0xaa55.com/thread-1489-1-1.html（出处：技术宅的结界）

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在学习 DirectX 的道路上学完了图形接下来就是音频，早期 DX 的音频是用的 DSound，并且微软同时还给我们提供了基于 DSound 实现 midi 合成的 DMusic，两者结合就可以实现很强大的音乐音效系统。可是后来微软放弃了 DSound，并开发的了一下新的音频组件叫 XAudio（有两个大版本 XAudio1 和 XAudio2，原来的 DSound 则仅支持 Windows，而 XAudio1 仅支持 XBox，XAudio2 同时支持 Windows 和 XBox），XAudio2 比原来的 DSound 和 XAudio1 强大很多，可是当我们从 DSound 切换到 XAudio2 后却发现一个相当严重的问题，就是 XAudio2 没有提供对应的 midi 合成器，而 DMusic 又只能和 DSound 对接。这时如果开发新的游戏，我们想在游戏中使用 midi 功能怎么办呢？
1.退回到midiOut（功能很弱、延迟又高、还只能打开一个实例）。
2.继续用DMusic来合成 midi（这样 midi 只能走 DSound 输出，不能对接到 XAudio2）
3.用 Win10 的新 API Windows.Devices.Midi.h 的 MidiSynthesizer 对象（系统版本要求太高，而且还需要WinRT或UWP才能使用，最重要的是功能还不如 DMusic）
4.用 XAudio2 来模拟一个假的 DSound 来跟 DMusic 对接（咦，好像这个方案比较可行）
5.直接调用 dmsynth.dll 的底层API（这个比方案4更好，但是这里面都是非公开的 API）
6.调用第三方和 midi 合成器，再将合成结果流式写入到 XAudio2 中（这个方案好不好不好说，毕竟还要考虑版权等问题，还有就是可能第三方合成器太大，对小游戏开发者来说有点不划算）
目前 XAMIDI 采样的是方案4，如果将来我把 dmsynth.dll 研究透了，可能会更换为更好的方案5。我们先来看一下参考示例的运行截图吧：

XAEPiano（电钢琴）

XA3DMIDI（三维音效）

XAMidPlay（播放器）

在正式编程使用之前，再来看看 XAMIDI 的工作流程结构：

XAMIDI（工作流程）

从上图可以看到有个比较有意思的地方，就是 XAudio2 的回调就是去调用对应的 XAMIDI 方法，而 XAMIDI 的回调又是去调用 XAudio2 的相关方法。它们之间的相互调用才实现了实时的 midi 合成工作，最后再由 XAudio2 将合成的音频流输出到声卡设备上。
User MIDI Player：代表用户自己编程实现的midi播放器
IXAMIDISynthesizer：为XAMIDI的合成器对象接口
IXAMIDISynthCallback：为XAMIDI的合成器回调接口
IXAudio2SourceVoice：为XAudio2的源语音对象接口
IXAudio2VoiceCallback：为XAudio2的源语音回调接口
IXAudio2SubmixVoice：为XAudio2的子语音对象接口
IXAudio2MasteringVoice：为XAudio2的主语音对象接口
System Audio Devices：代表最终的音频输出设备

XAMIDI 是一个基于 XAudio2 的 midi1.0 合成器，其接口同大多数DX组件采样了相同的工厂模式：组件自身只有一个创建工厂对象的全局函数，其它对象接口均是通过该工厂对象创建。

	DSound、DMusic	XAudio2、XAMIDI
Wave	DirectSoundCreate→IDirectSound→IDirectSoundBuffer	XAudio2Create→IXAudio2→IXAudio2Voice
MIDI	CLSID_DirectMusic→IDirectMusic→IDirectMusicPort	XAMIDICreate→IXAMIDI→IXAMIDISynthesizer

DSound 与 XAudio2 接口对应关系：

根对象	缓冲区	主缓冲区	副缓冲区	事件通知
IDirectSound	IDirectSoundBuffer	IDirectSoundBuffer+DSBCAPS_PRIMARYBUFFER	IDirectSoundBuffer+其它	IDirectSoundNotify
IXAudio2	IXAudio2Voice	IXAudio2MasteringVoice	IXAudio2SourceVoice	IXAudio2VoiceCallback

DMusic 与 XAMIDI 接口对应关系：

根对象（工厂）	合成器（端口）	音色库（波表）	音色（乐器）	已下载音色
IDirectMusic	IDirectMusicPort	IDirectMusicCollection	IDirectMusicInstrument	IDirectMusicDownloadedInstrument
IXAMIDI	IXAMIDISynthesizer	IXAMIDITimbreBanks	HXAMIDITimbre	IXAMIDITimbreDownloaded

XAMIDI 接口描述：

接口	描述
IXAMIDI	XAMIDI的工厂接口，用于创建和管理其它的对象。
IXAMIDISynthesizer	XAMIDI的合成器接口，用于将midi1.0消息合成波形音频流并输出到XAudio2上。
IXAMIDITimbreBanks	XAMIDI的音色库接口，用于从波形文件中加载音色集合。
HXAMIDITimbre	XAMIDI的音色接口，表示单个音色对象，用于下载到合成器对象中。
IXAMIDITimbreDownloaded	XAMIDI的已下载音色接口，用于在不再需要使用时卸载。

对 XAMIDI 的工作流程及相关接口都已经了解的差不多了，现在可以来看看用法示例了：

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以上代码就是用 XAMIDI 在 XAudio2 上合成的经典菊花残音乐。顺便一提，其实 XAMIDI 不仅仅是支持输出到 XAudio2，只要自己实现相应的调用和回调处理，输出到别的音频 API 上也是可以的。

附件密码：XAMIDI-0000

王者

最近也在学directx，参考借鉴

小冰

系统消息太棒了

nzxiansheng

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BIG5

感谢分享！！

退行了的倒影

看看老板的东西

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工具人

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