|
Страница 3 из 22
Звуковые буферы Большинство существующих звуковых адаптеров использует для обмена звуком с центральным процессором звуковые буферы, представляющие собой участок памяти, в который заносятся звуковые данные. Обычно буфер является кольцевым, то есть указатель текущей позиции при достижении конца буфера автоматически перебрасывается на его начало, совершая внутри буфера круговое движение. Адаптер и его драйвер работают параллельно с разными частями буфера, стараясь следовать друг за другом и не создавать конфликтов; если их работа достаточно согласованна - получается непрерывное движение сколь угодно длительного звукового потока. В отличие от концепции связанной цепочки программных буферов, принятой в MME, DirectSound предоставляет приложению почти прямой доступ к аппаратным буферам адаптера. В этой концепции просто смещены акценты: вывод коротких и повторяющихся звуков значительно упрощается, а вывод длительных непрерывных звучаний несколько усложняется относительно модели MME. Размещение звуковых буферов Различные адаптеры используют буферы разного типа. Классические адаптеры типа Sound Blaster, Windows Sound System и совместимые с ними используют буфер в основной памяти компьютера с доступом через DMA. Адаптеры архитектуры Hurricane (Turtle Beach Tahiti, Fiji и совместимые) используют буфер в собственной (on-board) памяти, который доступен в виде <окна> в диапазоне адресов внешних устройств. Существуют также адаптеры со встроенным буфером, доступ к которому осуществляется через порты ввода-вывода; обычно так работают таблично-волновые синтезаторы. В зависимости от размещения и способа управления различают аппаратные (hardware) и программные (software) буферы. Аппаратным называют буфер, к которому адаптер имеет прямой доступ; такой буфер располагается либо в памяти самого адаптера, либо в основной памяти с обращением через DMA или Bus Mastering. Программные буферы всегда располагаются в основной памяти и управляются центральным процессором, адаптер к таким буферам прямого доступа не имеет. В документации по DirectSound аппаратными называют только те буферы, которые находятся в памяти адаптера, и нередко путают термин в отношении размещения буфера и способа смешивания звука. Я буду пользоваться выражением <аппаратный буфер> - для обозначения буфера в памяти адаптера и выражением <буфер с аппаратным смешиванием>, когда речь будет идти о буфере, к которому адаптер имеет прямой доступ при извлечении звука. Первичный и вторичные буферы Если в архитектуре адаптера один из аппаратных буферов является основным, его называют первичным (primary). Остальные буферы, занимающие подчиненное положение, называются вторичными (secondary). Обычно звуки из вторичных буферов смешиваются воедино в первичном буфере, откуда и поступают на ЦАП адаптера. Для адаптеров типа SB/WSS, работающих только с одним буфером, он и является первичным; вторичные буферы могут быть только программными и управляются самой подсистемой DirectSound. И наоборот, для современных многоканальных адаптеров PCI, имеющих несколько равноправных каналов вывода звука, первичный буфер недоступен, зато некоторое количество вторичных может быть аппаратными, и управление звуками в них осуществляет непосредственно сам адаптер. Чаще всего приложению не требуется использовать первичный буфер. В типовой схеме взаимодействия для каждого источника звука создается свой вторичный буфер (в DirectSound часто отождествляются понятия <источник звука> и <вторичный звуковой буфер>). Впоследствии приложение в нужные моменты включает и выключает звучание источников, меняет текущую позицию в звуке, параметры звучания и т.п. Вторичные буферы могут иметь произвольные размеры, которые задаются приложением при их создании. Даже если смешивание выполняет DirectSound - оно осуществляется на уровне ядра (VxD или системно). В исключительных случаях возможен прямой доступ к первичному буферу. При этом запрещается использование вторичных буферов - то есть приложение теряет возможность описывать независимые источники звука. Зато наличие доступа к первичному буферу гарантирует, что все изменения в звуковых данных будут услышаны максимально быстро (единицы миллисекунд). Однако первичный буфер имеет фиксированный размер, выбираемый драйвером DirectSound, и размер этот достаточно мал (несколько десятков миллисекунд звучания). Для того чтобы успевать вписывать звук в первичный буфер, приложение должно иметь высокий уровень приоритета. Но даже в этом случае Windows не гарантирует нужной скорости, не являясь системой реального времени. Статические и потоковые буферы Вторичный буфер может быть статическим (static) и потоковым (streaming). Статические буферы предназначены для постоянных звуков, цифровое представление которых не меняется либо меняется достаточно редко. Потоковые буферы ориентированы на часто изменяемые звуки, как правило - на представление длительного звукового потока, который по частям <прогоняется> через буфер. Статические и потоковые буферы различаются только тем, что подсистема старается в первую очередь делать аппаратными статические буферы, загружая их в память адаптера. Таким образом, постоянные и короткие звуки оказываются в распоряжении адаптера, и достаточно лишь дать команду, чтобы они включились в общее звучание. При желании приложение может явно указывать при создании буфера тип памяти для его размещения. Порядок создания вторичных буферов DirectSound оптимизирует использование вторичных буферов в порядке их создания приложением; источники звука, созданные в первую очередь, имеют приоритет в использовании аппаратных средств. Буферы, созданные первыми, подсистема старается по возможности загружать в память адаптера, предоставлять им каналы DMA, ресурсы Bus Mastering и т.п.; при исчерпании аппаратных ресурсов DirectSound переходит на самостоятельную, программную обработку оставшихся буферов. Управление режимами вторичных буферов Поскольку каждый вторичный буфер описывает независимый источник звука, подсистема предоставляет средства управления режимами звучания источника. Для базовых источников DirectSound доступно управление громкостью, панорамой и частотой дискретизации; для источников DirectSound3D еще и пространственными координатами, направленностью и скоростью движения. Набор необходимых для источника методов управления задается при создании буфера и позволяет подсистеме оптимально связывать буферы с аппаратными ресурсами. Впоследствии доступны только заказанные методы управления; для изменения набора необходимо уничтожить буфер и создать его заново. Позиции в буфере DirectSound использует для адресации в звуковых буферах понятие текущих позиций, или курсоров. Различают позицию записи/воспроизведения, отслеживающую проигрывание звука из буфера в адаптер или запись звука из адаптера в буфер, и позицию доступа, отслеживающую чтение/запись (обмен данными) между приложением и буфером. В первичной англоязычной документации первая позиция называется Play/Capture Position, а вторая - Read/Write Position, поэтому отсутствуют коллизии между значениями термина <запись>. Для обозначения ввода звука извне я также буду пользоваться термином <захват> (capture). Позиция воспроизведения (play) следует за позицией записи (write) в буфер, а позиция чтения (read) - за позицией захвата (capture). Достижение позицией воспроизведения позиции записи означает полное проигрывание буфера воспроизведения, при этом начинают воспроизводиться <старые> данные, которые приложение не успело перезаписать. Достижение позицией захвата позиции чтения означает переполнение буфера захвата, и последующие данные накладываются на <старые>, которые приложение не успело извлечь из буфера. |