第 14 章: サンプリングオーディオサービスの提供

第 13 章「サービスプロバイダインタフェースの概要」に詳しい説明がありますが、Java^TM Sound API には、javax.sound.sampled.spi と javax.sound.midi.spi という 2 つのパッケージが入っています。これらのパッケージは、サウンドサービスの開発者が使用する抽象クラス群を定義しています。サービスプロバイダは、これらの抽象クラス群の中の 1 つのクラスのサブクラスを実装およびインストールすることにより新しいサービスを登録して、実行システムの機能性を拡張します。この章では、サンプリングオーディオの処理という新しいサービスを提供するために、実際に javax.sound.sampled.spi パッケージを使用する方法について説明していきます。

既存のオーディオサービスだけをアプリケーションプログラムで使用するプログラマは、この章を読まなくても差し支えありません。インストール済みのオーディオサービスをアプリケーションプログラムで使う方法については、このマニュアル(『Java Sound API プログラマーズガイド』) の第 I 部「サンプリングオーディオ」を参照してください。この章では、インストール済みのオーディオサービスにアクセスするためにアプリケーションプログラムが呼び出す Java^TM Sound API メソッドについての知識があることを前提とします。

はじめに

javax.sound.sampled.spi パッケージには次の 4 つの抽象クラスが存在し、サンプリングオーディオシステムを提供する 4 種類のサービスを表しています。

• AudioFileWriter は、サウンドファイル書き込みサービスを提供。これらのサービスにより、アプリケーションプログラムではオーディオデータのストリームを特定のタイプのファイルへ書き込める
• AudioFileReader は、ファイル読み込みサービスを提供。これらのサービスにより、アプリケーションプログラムはサウンドファイルの特性を確かめ、ストリームを取得して、そこからファイルのオーディオデータを読み込める
• FormatConversionProvider は、オーディオデータ形式の変換サービスを提供。これらのサービスにより、アプリケーションプログラムではオーディオストリームのデータ形式をほかの形式への変換が可能
• MixerProvider は、特定の種類のミキサー管理を提供。これにより、アプリケーションでは特定の種類のミキサーの情報を取得し、そのミキサーのインスタンスへにアクセスが可能

サービスのインスタンスは、本質的に、アプリケーションの開発者からニ重に隔離されています。アプリケーションプログラムが、ミキサーや形式コンバータなどのサービスプログラムのオーディオ処理タスクに必要なインスタンスを直接作成することはありません。また、これらのオブジェクトを管理する SPI クラスから直接オブジェクトを要求することもありません。アプリケーションプログラムは javax.sound.sampled パッケージ内の AudioSystem オブジェクトに対して要求を行い、AudioSystem は SPI オブジェクトを使ってこれらのクエリーとサービス要求を処理します。

新しいオーディオサービスの存在は、ユーザとアプリケーションプログラマに対しては完全に透過的です。アプリケーション参照はすべて javax.sound.sampled パッケージの標準オブジェクト、主に AudioSystem によって行われ、新しいサービスによって提供される特殊処理は完全に隠されます。

この章でも、前章と同様に、新しい SPI サブクラスを AcmeMixer、AcmeMixerProvider などの名前で呼びます。

オーディオファイル書き込みサービスの提供

最初に、比較的簡単な SPI クラスの 1 つである AudioFileWriter について説明します。

AudioFileWriter のメソッドを実装しているサブクラスは、クラスでサポートされるファイル形式やファイルタイプのクエリーを処理するために、一連のメソッドの実装を提供しなければなりません。また、サブクラスは、提供オーディオデータストリームを実際に File または OutputStream に書き出すメソッドも提供する必要があります。

AudioFileWriter には、基底クラスに固定実装を持つ次の 2 つのメソッドが含まれています。

boolean isFileTypeSupported(AudioFileFormat.Type fileType)
boolean isFileTypeSupported(AudioFileFormat.Type fileType,
AudioInputStream stream)

通常は、これらの 2 つの具象メソッドをオーバーライドする必要はありません。それぞれのメソッドは単なるラッパーであり、2 つのクエリーメソッドの一方を呼び出し、返された結果の繰り返しを行います。これらの 2 つのクエリーメソッドは抽象メソッドなので、サブクラスに実装する必要があります。

abstract AudioFileFormat.Type[] getAudioFileTypes()
abstract AudioFileFormat.Type[]
getAudioFileTypes(AudioInputStream stream)

AudioFileWriter の最後の 2 つのメソッドは、実際のファイル書き込み作業を行います。

abstract  int write(AudioInputStream stream,
AudioFileFormat.Type fileType, java.io.File out)
abstract  int write(AudioInputStream stream,
AudioFileFormat.Type fileType, java.io.OutputStream out)

オーディオファイル読み込みサービスの提供

AudioFileReader クラスは、サブクラスに実装する必要のある 6 つの抽象クラスと、2 種類のオーバーロードメソッドにより構成されます。このオーバーロードメソッドはそれぞれ、File、URL、InputStream のいずれか 1 つの引数をとることができます。1 つ目のオーバーロードメソッドは、指定されたファイルのファイル形式に関するクエリーを受け取ります。

abstract AudioFileFormat getAudioFileFormat(
java.io.File file)
abstract AudioFileFormat getAudioFileFormat(
java.io.InputStream stream)
abstract AudioFileFormat getAudioFileFormat(
java.net.URL url)

このメソッドにストリームを引数として提供する呼び出し側は、ストリームはメソッドにより変更されないものとしているので、ファイルリーダは通常、最初にストリームにマークを付ける必要があります。ヘッダの最後まで読み込んだら、ファイルリーダはストリームを元の位置に戻さなければなりません。

2 つ目のオーバーロードメソッド AudioFileReader は、AudioInputStream を返すことによりファイルの読み込みサービスを提供します。このストリームからファイルのオーディオデータを読み込むことができます。

abstract AudioInputStream getAudioInputStream(
java.io.File file)
abstract AudioInputStream getAudioInputStream(
java.io.InputStream stream)
abstract AudioInputStream getAudioInputStream(
java.net.URL url)

一般に、返されるストリームは AudioInputStream のインスタンスです。AudioInputStream をサブクラス化することが必要になることはほとんどありません。

形式変換サービスの提供

FormatConversionProvider サブクラスは、あるオーディオデータ形式を持つ AudioInputStream を別の形式のストリームに変換します。前者 (入力) のストリームを「ソースストリーム」、後者 (出力) のストリームを「ターゲットストリーム」と呼びます。第 2 章「Sampled パッケージの概要」で説明したように、AudioInputStream には AudioFormat が含まれ、AudioFormat には AudioFormat.Encoding オブジェクトで表される、特定の種類のデータエンコーディングが含まれています。ソースストリーム内の形式とエンコーディングをそれぞれ「ソース形式」と「ソースエンコーディング」と呼び、ターゲットストリーム内のそれらを同様に、「ターゲット形式」と「ターゲットエンコーディング」と呼びます。

変換の作業は、FormatConversionProvider のオーバーロードされた抽象メソッド (getAudioInputStream) の中で行われます。このクラスにはまた、ターゲットとソースのサポートされるすべての形式とエンコーディングの抽象クエリーメソッドがあります。特定の変換に関する問い合わせのためには、具象ラッパーメソッドがあります。

次に、2 種類の getAudioInputStream の形式を示します。

abstract AudioInputStream getAudioInputStream(
AudioFormat.Encoding targetEncoding,
AudioInputStream sourceStream)
	

abstract AudioInputStream getAudioInputStream(
AudioFormat targetFormat,
AudioInputStream sourceStream)

getAudioInputStream の一般的な実装は、元の (ソース) AudioInputStream をラップアラウンドする AudioInputStream の新しいサブクラスを返し、read メソッドが呼び出されたときにそのデータに対してデータ形式変換を適用することにより動作します。たとえば、AcmeCodec という新しい FormatConversionProvider サブクラスが AcmeCodecStream という新しい AudioInputStream サブクラスとともに動作する場合を考えます。

AcmeCodec の 2 番目の getAudioInputStream メソッドの実装は次のようになります。

public AudioInputStream getAudioInputStream
(AudioFormat outputFormat, AudioInputStream stream) {
AudioInputStream cs = null;
AudioFormat inputFormat = stream.getFormat();
if (inputFormat.matches(outputFormat)) {
cs = stream;
} else {
cs = (AudioInputStream)
(new AcmeCodecStream(stream, outputFormat));
tempBuffer = new byte[tempBufferSize];
        }
return cs;
    }

FormatConversionProvider のほかのすべてのメソッドでは、そのオブジェクトがサポートする入出力のエンコーディングと形式に関する問い合わせが可能です。次の 4 つのメソッドは、抽象メソッドです。実装する必要があります。

abstract AudioFormat.Encoding[] getSourceEncodings()
abstract AudioFormat.Encoding[] getTargetEncodings()
abstract AudioFormat.Encoding[] getTargetEncodings(
AudioFormat sourceFormat)
abstract AudioFormat[] getTargetFormats(
AudioFormat.Encoding targetEncoding,
AudioFormat sourceFormat)

すでに説明した AudioFileReader クラスのクエリーメソッドの場合と同様に、これらのクエリーは、オブジェクトのプライベートデータをチェックし、あとの 2 つのメソッドについては引数と比較することにより処理されます。

残りの 4 つの FormatConversionProvider メソッドは具象メソッドです。通常はオーバーライドする必要はありません。

boolean isConversionSupported(
AudioFormat.Encoding targetEncoding,
AudioFormat sourceFormat)
boolean isConversionSupported(AudioFormat targetFormat,
AudioFormat sourceFormat)
boolean isSourceEncodingSupported(
AudioFormat.Encoding sourceEncoding)
boolean isTargetEncodingSupported(
AudioFormat.Encoding targetEncoding)

新しい種類のミキサーの提供

MixerProvider は名前が示すように、ミキサーのインスタンスを提供します。各具象 MixerProvider サブクラスは、アプリケーションプログラムが使用する Mixer オブジェクトのファクトリの役目をします。もちろん、新しい MixerProvider の定義は、Mixer インタフェースの新しい実装を定義する場合にのみ必要です。上の FormatConversionProvider の例で getAudioInputStream メソッドが返す AudioInputStream のサブクラスが変換を行ったのと同様に、新しい AcmeMixerProvider クラスには getMixer メソッドがあり、Mixer インタフェースを実装している別の新しいクラスのインスタンスを返します。この新しいクラスの名前を AcmeMixer とします。ミキサーがハードウェアに実装されている場合は、プロバイダは要求されたデバイスの static インスタンスを 1 つしかサポートしないことがあります。その場合は、getMixer の呼び出しに対して、毎回この static インスタンスを返します。

AcmeMixer は Mixer インタフェースをサポートするので、アプリケーションプログラムはミキサーの基本機能にアクセスするための情報はこれ以上は必要ありません。ただし、AcmeMixer は、Mixer インタフェースに定義されていない機能をサポートしています。この拡張された機能をアプリケーションプログラムからアクセスできるようにする場合は、当然、ミキサーを、追加の文書で十分実証された public メソッドとともに public クラスとして定義する必要があります。定義すると、この拡張された機能を利用しようとするプログラムが AcmeMixer をインポートして、getMixer から返されるオブジェクトをこの種類にキャストできるようになります。

次に、MixerProvider のほかの 2 つのメソッドを示します。

abstract Mixer.Info[] getMixerInfo()

boolean isMixerSupported(Mixer.Info info)

1 つの MixerProvider は複数の種類のミキサーを提供できます。システムは MixerProvider の getMixerInfo メソッドを呼び出すとき、このプロバイダがサポートするさまざまな種類のミキサーを識別する情報オブジェクトのリストを取得します。次にシステムは、MixerProvider.getMixer(Mixer.Info) を呼び出して、目的のミキサーをそれぞれ取得することができます。

サブクラスには、その抽象メソッドとして getMixerInfo を実装する必要があります。isMixerSupported メソッドは具象であり、通常はオーバーライドする必要はありません。デフォルト実装では、単に提供される Mixer.Info と、getMixerInfo から返される配列内の各 Mixer.Info とを比較します。