Core Audio (Apple)

Core Audioとは

Core Audioは、AppleのmacOS、iOS、iPadOS、tvOS、watchOS、audioOSといった各OSに標準搭載されている、音声処理を行うための基盤となるフレームワークです。Windowsにも同名のライブラリが存在しますが、それとは異なるものです。このフレームワークは、従来のMac OS 9以前のSound Managerとは全く異なる構造を持ち、低レイテンシを実現し、プロフェッショナルなオーディオ制作環境で要求される高いパフォーマンスを提供します。

特徴

Core Audioの最大の特徴は、OSレベルで統合されている点です。これにより、従来のシステムで問題となっていた発音の遅延（レイテンシ）を大幅に低減し、ASIOと同等の水準を実現しています。また、MIDIについても、従来のシステムではサードパーティ製のドライバに頼らざるを得なかった状況を改善し、インスツルメントユニットとして統合的に扱えるように設計されています。

Core Audioの中核をなすのが、Audio Units (AU)と呼ばれる音声信号処理ユニットです。これは、デジタル・オーディオ・ワークステーション(DAW)で使用されるVSTプラグインに似た機能を提供します。標準のエフェクト、インスツルメント、ミキサー、コンバータ、ジェネレータといったユニットを自由に組み合わせて(AU Graph)、複雑な音声処理を容易に行うことができます。さらに、WAVやAIFFといった一般的な音声フォーマットに加え、Appleが開発したCAF(Core Audio Format)を公式にサポートしています。また、OpenALライブラリも実装されており、ゲーム開発などにも活用されています。

提供されるサービス

Core Audioは、以下の複数のサービスによって構成されています。

基礎的な部分（下層）

Hardware Abstraction Layer (HAL): オーディオハードウェアを抽象化し、共通のインターフェースで扱えるようにします。これにより、異なるハードウェア間での互換性を確保し、開発者は特定のハードウェアに依存せずにオーディオ処理を行うことができます。
Core MIDI: MIDI機器の管理や、MIDI信号の送受信を行います。Core Audioと統合されていることで、MIDIのデータとオーディオデータをスムーズに連携させることが可能になります。

応用的な部分（上層）

Audio Toolbox: アプリケーション向けのAPI群です。音声ファイルやMIDIデータの再生、録音、フォーマット変換、Audio Unitの管理、DSPルーティング、同期クロックの管理など、オーディオ処理に必要な様々な機能を提供します。
OpenAL: macOS/iOS版のOpenALです。主にゲーム開発に利用されるクロスプラットフォームのAPIで、3Dオーディオなどの高度なオーディオ機能を提供します。macOSには独自の拡張機能も含まれており、よりリッチなオーディオ体験を提供します。
CAF (Core Audio Format): macOS X v10.4で登場した音声コンテナフォーマットです。macOS、iOS、iPadOS、tvOSのシステム音や着信音、アプリの音声ファイルにも広く利用されています。最大16EBのファイルサイズに対応し、メタデータの付与や、リトルエンディアン、ビッグエンディアンのいずれのエンディアン形式にも対応します。また、圧縮音源（AAC、MP3など）をエンコードなしで直接格納できるなど、高い柔軟性を持っています。

対応形式

Core Audioは、以下の主要な音声フォーマットをサポートしています。

リニアPCM
G.711 μ-law
G.711 A-law
IMA ADPCM (IMA 4:1)
MPEG4 AAC
MACE 3:1 (Macintosh Audio Compression and Expansion)
MACE 6:1
MPEG1/2 Audio Layer-1 (MP1)
MPEG1/2 Audio Layer-2 (MP2)
MPEG1/2/2.5 audio Layer3 (MP3)
Apple Lossless
Opus

関連項目

Core Audio (Windows)
Audio Units (AU)
OpenAL

外部リンク

Apple - Mac OS X - Core Audio
Core Audio Overview: Introduction
Core Audioとは
Core Audioの概要 (TP40003577 0.0.0) - CoreAudioOverview.pdf
* Core Audio Format Specification - CAFファイルフォーマットの仕様

Core Audioは、macOSやiOSを中心としたApple製品のオーディオ処理を支える重要な技術です。その高い性能と柔軟性により、プロフェッショナルな現場からアマチュアまで、幅広いオーディオニーズに対応しています。

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