はじめに
DTMではオーディオ・インターフェースという音響機器を使って，リアルタイムにDTMソフトと楽器間の通信を行っています．通信はASIOという規格が使われ，ASIOを使うと音が遅れて聴こえるという現象がなくなります．
さて，このASIOですが，オーディオ・インターフェースを持っていないとできないのかと言うとそうでもなく，ASIO4ALLというドライバを入れれば使えるようになります．ただし，あくまで仮想的な振る舞いをするだけですので，そんなに速くならないかもしれません．あしからず．
TinyASIO
TinyASIOは，ASIOを操作するためのラッパーライブラリです．普通はCOMインターフェースを直接叩かないとASIOが使えないのですが，その辺りをカプセル化して使い易くしてあります．
最も簡単なサンプル
そういうわけで，雰囲気をつかむために簡単なサンプルを例示します．
#include <Siv3D.hpp>
#include <TinyASIO.hpp>
void Main() {
// 入力音声を直接出力するだけのコントローラ
asio::InputBackController controller("AudioBox"); // 接続されているAudioBoxを使います
controller.Start(); // バッファリング開始，うっかり忘れずに
while (System::Update())
{
// StreamPtrはstd::shared_ptr<std::vector<float>>のtypedef
StreamPtr stream = controller.Fetch(); // ここでストリームに蓄積された音声を取得できる
}
controller.Stop(); // バッファリング停止
// 自動的に開放されます．Stopが呼ばれていない場合，勝手にStopします．
// 稀に解放した時にオーディオ・インターフェースが原因で落ちることがあります．
}
たったの4～5行程度でオーディオ・インターフェースが扱えるようになります．
TinyASIOで一番重要なクラスがコントローラです．コントローラとは，音声データを送ったり受け取ったりするためのクラスです．
TinyASIOでは，おまけでInputBackControllerとInputOnlyControllerを提供しています．
コントローラの仕組みは後ほど詳しく説明します．
オーディオ・インターフェースの一覧を取得
まずは，登録されているオーディオ・インターフェースの一覧を取得します．
#include <Siv3D.hpp>
#include "TinyASIO.hpp"
void Main() {
auto pathes = asio::Registory::GetAsioDriverPathes(); // ASIOドライバのレジストリ値を取得する
std::string driverName;
for (const auto& subkey : pathes.Items()) {
driverName = subkey.driverName; // ドライバの名前を適当に取得
}
asio::InputBackController controller(driverName); // ドライバ名で初期化する
// 中略
}
登録されているオーディオ・インターフェースは，asio::Registroy::GetAsioDriverPathes関数で取得することができます．
コントローラのコンストラクタにsubkey.driverNameを渡すと，自動的にそのドライバを取得して，ASIOの初期化を行います．
コントローラを自作する
コントローラの自作は少し難しいかもしれません．
#include "TinyASIO.hpp"
using namespace asio;
// ControllerBaseを継承することで，オリジナルのコントローラを作れます
class OriginalController : public ControllerBase
{
// コールバック関数から呼び出せるようにstaticで宣言する
static InputBuffer* input;
static OutputBuffer* output;
// バッファリング用のコールバック関数
// バッファが満杯になるとASIOから呼び出される
static void BufferSwitch(long index, long)
{
void* outBuf = output->GetBuffer(index); // ASIO側の出力バッファのアドレス
void* inBuf = input->GetBuffer(index); // ASIO側の入力バッファのアドレス
// 入力から出力に流す，BufferSize()でバッファの容量を返す
memcpy(outBuf, inBuf, BufferSize()); // 入力バッファ0 => 出力バッファ0
// 入力ストリームに蓄積する，BufferLength()でバッファの個数を返す
input->Store(inBuf, BufferLength()); // 入力バッファ0 => 入力ストリーム0
// note: 重い処理をかけると音が途切れるので注意
// note: フーリエなどの処理は一度ストリームに蓄積して，コールバック関数外で処理するのがベタです
}
public:
OriginalController(const std::string& driverName) : ControllerBase(driverName)
{
// CreateBufferでバッファの初期化とコールバック関数の登録をする
// 1番の入力チャンネルと0番の出力チャンネルからバッファを生成する
CreateBuffer({channelManager->Inputs(1), channelManager->Outputs(0)}, &BufferSwitch);
input = &bufferManager->Inputs(0); // 入力チャンネル1 => 入力バッファ0
output = &bufferManager->Outputs(0); // 出力チャンネル0 => 出力バッファ0
}
StreamPtr Fetch()
{
// 入力ストリームの内容を取り出す
return input->Fetch();
}
};
InputBuffer* OriginalController::input = nullptr;
OutputBuffer* OriginalController::output = nullptr;
とりあえず，ソースコード中のコメントに必要な情報は書いてあります．
InputBufferもしくはOutputBufferのポインタをstatic宣言することと，CreateBuffer関数でチャンネルとバッファを対応付けることを忘れなければ，オールオーケーじゃないかなと．
バッファとストリームという言葉が出てきますが，バッファというのはASIO側で確保されるメモリのことを指します．ストリームの方は，バッファから受け取ったデータを退避させるためのメモリです．
バッファのデータはリアルタイムにやり取りさせますが，ストリームの方は逐次的にデータをやり取りするためのものです．
おわりに
ちょっと急ぎ足になってしまいましたが，これでリアルタイムに音声処理ができるようになります．
音が遅れて聴こえなくなるだけなんですが，普通にOSのサウンドドライバを通すと，0.2～0.5秒ぐらい遅れて聞こえてきます．
楽器とコンピュータのインタラクションをするのに，この遅れはかなり致命的です．
ASIOはそこをミリ秒以下の遅れにしてくれる画期的な規格なのですが，いかんせん開発が難しいです．
開発を楽にしたいという理由でTinyASIOを作りましたが，今ではSiv3DとTinyASIOがないと研究にならないレベルで依存しています．
他の人も，ぜひぜひASIOで楽器とコンピュータのインタラクションを実現してみてください．
そういうわけで筆を置きます．
Siv3Dアドカレの7日担当は@Pctg-x8さんです．