カスタムAudioStream

はじめに

AudioStream は、すべてのオーディオ放出オブジェクトの基本クラスです。AudioStreamPlayerはAudioStreamにバインドされ、オーディオドライバを管理するAudioServerにPCMデータを放出します。

すべてのオーディオリソースには、オーディオストリームとオーディオストリーム再生の2つのオーディオベースのクラスが必要です。データコンテナとして、AudioStreamにはリソースが含まれ、GDScriptに公開されます。AudioStreamは、オーディオストリームをPCMデータに変換する独自の内部カスタムAudioStream再生を参照します。

このガイドでは、読者がC++モジュールの作成方法を理解していることを前提としています。そうでない場合は、このガイドを参照してくださいC++のカスタムモジュール

何のために?

  • 外部ライブラリ(Wwise、FMOD など)をバインドします。
  • カスタムオーディオキューの追加
  • より多くのオーディオフォーマットのサポートを追加する

オーディオストリームを作成する

AudioStreamは、データコンテナ、ストリーム名、およびAudioStreamPlaybackフレンドクラス ジェネレータの3つのコンポーネントで構成されます。オーディオ データは、トーンジェネレータの内部カウンタ、内部/外部バッファ、ファイル参照など、さまざまな方法で読み込むことができます。

Some AudioStreams need to be stateless such as objects loaded from ResourceLoader. ResourceLoader loads once and references the same object regardless how many times load is called on a specific resource. Therefore, playback state must be self-contained in AudioStreamPlayback.

/* audiostream_mytone.h */

#include "core/reference.h"
#include "core/resource.h"
#include "servers/audio/audio_stream.h"

class AudioStreamMyTone : public AudioStream {
        GDCLASS(AudioStreamMyTone, AudioStream)

private:
        friend class AudioStreamPlaybackMyTone;
        uint64_t pos;
        int mix_rate;
        bool stereo;
        int hz;

public:
        void reset();
        void set_position(uint64_t pos);
        virtual Ref<AudioStreamPlayback> instance_playback();
        virtual String get_stream_name() const;
        void gen_tone(int16_t *pcm_buf, int size);
        virtual float get_length() const { return 0; } // if supported, otherwise return 0
        AudioStreamMyTone();

protected:
        static void _bind_methods();
};
/* audiostream_mytone.cpp */

#include "audiostream_mytone.h"

AudioStreamMyTone::AudioStreamMyTone()
                : mix_rate(44100), stereo(false), hz(639) {
}

Ref<AudioStreamPlayback> AudioStreamMyTone::instance_playback() {
        Ref<AudioStreamPlaybackMyTone> talking_tree;
        talking_tree.instance();
        talking_tree->base = Ref<AudioStreamMyTone>(this);
        return talking_tree;
}

String AudioStreamMyTone::get_stream_name() const {
        return "MyTone";
}
void AudioStreamMyTone::reset() {
        set_position(0);
}
void AudioStreamMyTone::set_position(uint64_t p) {
        pos = p;
}
void AudioStreamMyTone::gen_tone(int16_t *pcm_buf, int size) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
                pcm_buf[i] = 32767.0 * sin(2.0 * Math_PI * double(pos + i) / (double(mix_rate) / double(hz)));
        }
        pos += size;
}
void AudioStreamMyTone::_bind_methods() {
        ClassDB::bind_method(D_METHOD("reset"), &AudioStreamMyTone::reset);
        ClassDB::bind_method(D_METHOD("get_stream_name"), &AudioStreamMyTone::get_stream_name);
}

リファレンス:

オーディオストリームPlaybackを作成する

AudioStreamPlayerは、PCMデータを取得するために mix コールバックを使用します。コールバックはサンプルレートと一致し、バッファを満たす必要があります。

AudioStreamPlaybackはオーディオスレッドによって制御されるので、i/o および動的メモリの割り当ては禁止されています。

/*  audiostreamplayer_mytone.h */

#include "core/reference.h"
#include "core/resource.h"
#include "servers/audio/audio_stream.h"

class AudioStreamPlaybackMyTone : public AudioStreamPlayback {
        GDCLASS(AudioStreamPlaybackMyTone, AudioStreamPlayback)
        friend class AudioStreamMyTone;

private:
        enum {
                PCM_BUFFER_SIZE = 4096
        };
        enum {
                MIX_FRAC_BITS = 13,
                MIX_FRAC_LEN = (1 << MIX_FRAC_BITS),
                MIX_FRAC_MASK = MIX_FRAC_LEN - 1,
        };
        void *pcm_buffer;
        Ref<AudioStreamMyTone> base;
        bool active;

public:
        virtual void start(float p_from_pos = 0.0);
        virtual void stop();
        virtual bool is_playing() const;
        virtual int get_loop_count() const; // times it looped
        virtual float get_playback_position() const;
        virtual void seek(float p_time);
        virtual void mix(AudioFrame *p_buffer, float p_rate_scale, int p_frames);
        virtual float get_length() const; // if supported, otherwise return 0
        AudioStreamPlaybackMyTone();
        ~AudioStreamPlaybackMyTone();
};
/* audiostreamplayer_mytone.cpp */

#include "audiostreamplayer_mytone.h"

#include "core/math/math_funcs.h"
#include "core/print_string.h"

AudioStreamPlaybackMyTone::AudioStreamPlaybackMyTone()
                : active(false) {
        AudioServer::get_singleton()->lock();
        pcm_buffer = AudioServer::get_singleton()->audio_data_alloc(PCM_BUFFER_SIZE);
        zeromem(pcm_buffer, PCM_BUFFER_SIZE);
        AudioServer::get_singleton()->unlock();
}
AudioStreamPlaybackMyTone::~AudioStreamPlaybackMyTone() {
        if(pcm_buffer) {
                AudioServer::get_singleton()->audio_data_free(pcm_buffer);
                pcm_buffer = NULL;
        }
}
void AudioStreamPlaybackMyTone::stop() {
        active = false;
        base->reset();
}
void AudioStreamPlaybackMyTone::start(float p_from_pos) {
        seek(p_from_pos);
        active = true;
}
void AudioStreamPlaybackMyTone::seek(float p_time) {
        float max = get_length();
        if (p_time < 0) {
                        p_time = 0;
        }
        base->set_position(uint64_t(p_time * base->mix_rate) << MIX_FRAC_BITS);
}
void AudioStreamPlaybackMyTone::mix(AudioFrame *p_buffer, float p_rate, int p_frames) {
        ERR_FAIL_COND(!active);
        if (!active) {
                        return;
        }
        zeromem(pcm_buffer, PCM_BUFFER_SIZE);
        int16_t *buf = (int16_t *)pcm_buffer;
        base->gen_tone(buf, p_frames);

        for(int i = 0; i < p_frames; i++) {
                float sample = float(buf[i]) / 32767.0;
                p_buffer[i] = AudioFrame(sample, sample);
        }
}
int AudioStreamPlaybackMyTone::get_loop_count() const {
        return 0;
}
float AudioStreamPlaybackMyTone::get_playback_position() const {
        return 0.0;
}
float AudioStreamPlaybackMyTone::get_length() const {
        return 0.0;
}
bool AudioStreamPlaybackMyTone::is_playing() const {
        return active;
}

リサンプリング

Godot's AudioServer currently uses 44100 Hz sample rate. When other sample rates are needed such as 48000, either provide one or use AudioStreamPlaybackResampled. Godot provides cubic interpolation for audio resampling.

mix をオーバーロードする代わりに、AudioStreamPlaybackResampleサンプリングでは、オーディオフレームを照会するために _mix_internal を使用し、現在のミックスレートを照会するために get_stream_sampling_rate を使用します。

#include "core/reference.h"
#include "core/resource.h"
#include "servers/audio/audio_stream.h"

class AudioStreamMyToneResampled;

class AudioStreamPlaybackResampledMyTone : public AudioStreamPlaybackResampled {
        GDCLASS(AudioStreamPlaybackResampledMyTone, AudioStreamPlaybackResampled)
        friend class AudioStreamMyToneResampled;

private:
        enum {
                PCM_BUFFER_SIZE = 4096
        };
        enum {
                MIX_FRAC_BITS = 13,
                MIX_FRAC_LEN = (1 << MIX_FRAC_BITS),
                MIX_FRAC_MASK = MIX_FRAC_LEN - 1,
        };
        void *pcm_buffer;
        Ref<AudioStreamMyToneResampled> base;
        bool active;

protected:
        virtual void _mix_internal(AudioFrame *p_buffer, int p_frames);

public:
        virtual void start(float p_from_pos = 0.0);
        virtual void stop();
        virtual bool is_playing() const;
        virtual int get_loop_count() const; // times it looped
        virtual float get_playback_position() const;
        virtual void seek(float p_time);
        virtual float get_length() const; // if supported, otherwise return 0
        virtual float get_stream_sampling_rate();
        AudioStreamPlaybackResampledMyTone();
        ~AudioStreamPlaybackResampledMyTone();
};
#include "mytone_audiostream_resampled.h"

#include "core/math/math_funcs.h"
#include "core/print_string.h"

AudioStreamPlaybackResampledMyTone::AudioStreamPlaybackResampledMyTone()
                : active(false) {
        AudioServer::get_singleton()->lock();
        pcm_buffer = AudioServer::get_singleton()->audio_data_alloc(PCM_BUFFER_SIZE);
        zeromem(pcm_buffer, PCM_BUFFER_SIZE);
        AudioServer::get_singleton()->unlock();
}
AudioStreamPlaybackResampledMyTone::~AudioStreamPlaybackResampledMyTone() {
        if (pcm_buffer) {
                AudioServer::get_singleton()->audio_data_free(pcm_buffer);
                pcm_buffer = NULL;
        }
}
void AudioStreamPlaybackResampledMyTone::stop() {
        active = false;
        base->reset();
}
void AudioStreamPlaybackResampledMyTone::start(float p_from_pos) {
        seek(p_from_pos);
        active = true;
}
void AudioStreamPlaybackResampledMyTone::seek(float p_time) {
        float max = get_length();
        if (p_time < 0) {
                        p_time = 0;
        }
        base->set_position(uint64_t(p_time * base->mix_rate) << MIX_FRAC_BITS);
}
void AudioStreamPlaybackResampledMyTone::_mix_internal(AudioFrame *p_buffer, int p_frames) {
        ERR_FAIL_COND(!active);
        if (!active) {
                return;
        }
        zeromem(pcm_buffer, PCM_BUFFER_SIZE);
        int16_t *buf = (int16_t *)pcm_buffer;
        base->gen_tone(buf, p_frames);

        for(int i = 0;  i < p_frames; i++) {
                float sample = float(buf[i]) / 32767.0;
                        p_buffer[i] = AudioFrame(sample, sample);
        }
}
float AudioStreamPlaybackResampledMyTone::get_stream_sampling_rate() {
        return float(base->mix_rate);
}
int AudioStreamPlaybackResampledMyTone::get_loop_count() const {
        return 0;
}
float AudioStreamPlaybackResampledMyTone::get_playback_position() const {
        return 0.0;
}
float AudioStreamPlaybackResampledMyTone::get_length() const {
        return 0.0;
}
bool AudioStreamPlaybackResampledMyTone::is_playing() const {
        return active;
}