DirectX MIDI - 使用 MCI 函数同时播放内存中的多个 MIDI 文件

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引言

• (0.1) 如何从内存播放 midi 文件？
• (0.2) 如何同时播放多个 midi 文件？
• (0.3) 如何在单个进程中播放多个 midi 文件？

就像矢量图形文件记录线条的 [begin_coor, end_coor, color 和 thickness] 一样，midi 文件记录波形的 [keyDown_tick, keyUp_tick, frequency 和 musical_instrument]。由于记录的数据较少，因此 midi 应该是压缩比最高的音频数据文件格式，500k 字节至少可以播放 1 小时。换句话说，midi 可以减小多媒体文件的大小。

之后，我们可以从内存中播放多个 midi 文件，然后我们可以将音频数据嵌入到 exe_file 的资源中并像往常一样播放它们。

并且我们可以完善一些罕见的多媒体格式，例如

• (0.4.1) Apple 的 QuickTime，它支持“QuickTime 矢量”和 midi 流
• (0.4.2) Barry Kauler 的 EVE，他希望从 2004 年开始将 mp3（甚至不是 midi）嵌入到他的多媒体格式中

背景

MIDI 文件	“Musical Instrument Digital Interface”文件
mci 函数	MediaControl Interface (媒体控制接口)
DirectX	用于播放 multiMedia 的 API

Using the Code

(1.1)single_process__single_midi.dll

如果我们通过 mci 函数（mciSendString 或 mciSendCommand）播放 midi 文件，那么 mci 函数将调用 mmioOpen、mmioRead、mmioSeek 和 mmioClose 来访问 midi 文件，而这些 mmio 函数将调用 CreateFileW（在 win16 中，它们调用 OpenFileEx）、_lread、_llseek 和 _lclose。

因此，如果我们拦截上面的 _lxxx 函数，我们就可以从任何地方播放（我们声明的）midi 文件，例如 exe_file 的资源或内存（如本文所示）。

我们在 single_process__single_midi.dll 中这样做了。所以，在我们声明文件后，我们可以从内存中播放单个 midi 文件。但由于 midiOutOpen 只有一个设备（否则我们会得到 MMSYSERR_ALLOCATED），所以我们只能播放一个文件。太可惜了！

(1.2)multi_process__each_process_1_midi.dll

在另一个进程中，我们可以同时调用 midiOutOpen。如果我们拦截所有 child_processes 中的 _lxxx 函数来播放多个 midi 文件，并通过管道在 parent_process 中控制所有 child_processes，那么就完美了。

我们在 multi_process__each_process_1_midi.dll 中这样做。在 DLL 中，我们拦截 MCI 函数，将用户的字符串或命令转换为我们的 cmd_msg_parm_size structure（例如 mciSendCommandA(xxx,MCI_PLAY,MCI_FROM,&PlayParms)，它将被翻译为 cmd=ENUM_CMD_A、msg=MCI_PLAY、parm=MCI_FROM、size=sizeof_MCI_PLAY_PARMS），将此结构发送到 child_process，并将结果反馈给用户。

但是，多个 child_processes？这真的很尴尬。

(1.3)single_process__multi_midi.dll

无论如何，我们已经拦截了 mci 函数，并且已经分析了用户的字符串或命令，为什么不使用 directX 呢？

我们在 single_process__multi_midi.dll 中这样做。

(1.4)demo.exe

在 demo.exe 中，我们显示了 2 个对话框和一个 3_(radio)button_group（3 个单选按钮组）。

每个对话框显示

• (1.4.1.1) 一个标题栏，显示 memory_midi 的名称
• (1.4.1.2) 一个滑块（trackbar），显示 memory_midi 的 min_time（当然是==0）、current_time 和 max_time
• (1.4.1.3) 3 个[按钮]，用于 memory_midi 的播放、暂停、恢复、停止和跳转到任意位置。
• (1.4.1.4) 一个 editbox（编辑框），用于描述 (1.4.1.3) 中“跳转到”按钮的“任意位置”。

而 (radio)button_group（单选按钮组）显示 3 个 DLL 的名称供用户选择。每个 DLL 导出的 API 名称都相同。

• (1.4.2.1) int declare_file_fail(const char* name, unsigned char* content, unsigned long content_leng)
• (1.4.2.2) int renege_file_fail(const char* name)

例如，如果我们有一个内存中的 midi 文件“unsigned char midi_data0[0x1234]={...};”，那么我们可以这样做：

	if(declare_file_fail("abc.mid",midi_data0,0x1234))
		{error(...);}
	else	{..
		mciSendString("play   \\\\mem\\abc.mid",...);
		...
		mciSendString("pause  \\\\mem\\abc.mid",...);
		...
		mciSendString("resume \\\\mem\\abc.mid",...);
		...
		mciSendString("seek   \\\\mem\\abc.mid to 4567",...);
		...
		mciSendString("stop   \\\\mem\\abc.mid",...);
		...
		if(renege_file_fail("abc.mid"))
			{error(...);}
		else	{ok(...);}
		}

(1.5) 流程图

	demo.exe	父进程	子进程
normal	mciSendStringA("play \\\\mem\\abc.mid",...);			winMm.dll：分析用户命令	kernel.dll: _lread( hFile, dst, cnt )
1 个进程，1 个 midi					我们的 dll:new_fread( hFile, dst, cnt)
n 个进程，1 个 midi	new_mci_str("play \\\\mem\\abc.mid",...);	分析用户命令，翻译为 cmd=ENUM_STRING_A, msg=MCI_PLAY, parm=MCI_FROM, size=sizeof MCI_PLAY_PARMS，并将它们发送给子进程。	从父进程接收 (cmd, msg, parm, size) 结构，mciSendStringA( "play \\\\mem\\abc.mid",...)
1 个进程，n 个 midi				我们的 dll: 分析用户命令	dMusic.dll: pPerformance -> PlaySegment(...)

(1.6) 拦截

(1.6.1)winMm.dll

这是一项繁琐的工作，用我们自己的函数替换 winMm.dll 的 import_table 中的 _lxxx 函数 API。

原始 API	更换
CreateFileW	new_fopenW
_lclose	new_fclose
CloseHandle	new_fclose2
_lread	new_fread
_llseek	new_fseek

所有这些都在 rplc_lxx.c 中。

我们记录文件指针，从我们（我们声明的）文件内存中读取，并将它们反馈给 mmioRead 或 mmioSeek。而 winMm.dll 不知道（或不关心）发生了什么。这就是“拦截”的含义。

我们在 intercept_winmm.c\int get5addr_fail(void) 中从 winMm.dll 的 import_table 获取这五个 API 地址。

 if(get_module_handle_fail(...,"kernel32.dll",&hkerl))
	{error(...);}
 else if(get_proc_addr_fail(...,hkerl,"CreateFileW",&addr0))
	{error(...);}
 else if(get_proc_addr_fail(...,hkerl,"_lclose",&addr1))
	{error(...);}
 else if(get_proc_addr_fail(...,hkerl,"CloseHandle",&addr2))
	{error(...);}
 else if(get_proc_addr_fail(...,hkerl,"_lread",&addr3))
	{error(...);}
 else if(get_proc_addr_fail(...,hkerl,"_llseek",&addr4))
	{error(...);}
 else...

我们使用 intercept_winmm.c\int WriteApi5(){WriteProcessMemory(...)}，将这些地址写入 winMm.dll 的 import_table 中。

(1.6.2)host (宿主)

这也是一项繁琐的工作，用我们自己的函数替换宿主（demo.exe）的 import_table 中的 API。

原始 API	更换
mciSendStringA	new_mci_str
mciSendCommandA	new_mci_cmd

它们位于 single_process__multi_midi.c 或 multi_process__each_process_1_midi.c 中。

我们在 intercept_host.c\int get2addr_fail(void) 中从宿主的 import_table 获取这两个 API 地址。

 hInst=GetModuleHandle(NULL);
 if(get_proc_addr_fail(...,hkerl,"CreateFileW",&addr0))
	{error(...);}
 else if(get_proc_addr_fail(...,hkerl,"mciSendStringA",&addr1))
	{error(...);}
 else if(get_proc_addr_fail(...,hkerl,"mciSendCommandA",&addr2))
	{error(...);}
 else...

我们使用 intercept_host.c\int WriteApi2(){WriteProcessMemory(...)}，将这些地址写入宿主的 import_table 中。

和上面一样，我们分析宿主的字符串或命令，将其转换为我们的数据结构，然后调用子进程或调用 directX。而宿主不知道（或不关心）发生了什么。这就是“拦截”的含义。

而“分析宿主的 mciSendString”部分工作意味着：(来自 rplc_mci.c\int analse_str_fail(...))

if(!strnicmp(str,"open",4))*p_cmd_enum=0;
else if(!strnicmp(str,"play",4))*p_cmd_enum=1;
else if(!strnicmp(str,"stop",4))*p_cmd_enum=2;
else if(!strnicmp(str,"close",5))*p_cmd_enum=3;
...

(1.7) 编译

用户可以打开 vc6 项目（vc6.dsw）来编译上面提到的 3 个 DLL 和 1 个 EXE。

每个 DLL 和 EXE 都有其单独的 c 文件，名称相同。在文件开头，有关于如何将其从 c 编译为 DLL（或 EXE）的注释。

我们在 mci_function.c 中定义了 MIDXX_USE_STRING，以选择 (1.4.1.3) 中的“play, pause, resume, stop, and goto”方法。如果我们定义了它，那么 dialogXX 将使用 mciSendString。如果我们没有定义它，那么 dialogXX 将使用 mciSendCommand。原始的 dialog0 使用 mciSendCommand，而 dialog1 使用 mciSendString，因此我们可以同时检查 new_mci_str 和 new_mci_cmd。

(1.8) 杂项

(1.8.1)问：为什么不使用 midi 流函数？它们也可以从内存播放 midi 文件。

答：要使用 midiStreamOpen、midiStreamProperty、midiStreamOut、midiStreamRestart、midiStreamClose，我们必须处理 CALLBACK_EVENT(使用 WaitForSingleObject)，或处理 CALLBACK_WINDOW（控制台 EXE 怎么办），或处理 CALLBACK_FUNCTION（switch case MOM_DONE, case MOM_POSITIONCB...）。

这些对于本文来说都太复杂了，这里不讨论。

并且根据 (1.1) 的内容，由于 midiStreamOpen 只有一个设备（否则我们会得到 MMSYSERR_ALLOCATED），所以我们也只能播放一个文件。

但我们仍然可以在 Google 上搜索这些 midi 流函数，这里有一个来自 David 的结果。

(1.8.2)问：为什么不分析 memory_midi_file 中的所有字节，然后以其他方式播放以避免 MMSYSERR_ALLOCATED？

答：FluidSynth 已经这样做了。

DirectX 也这样做了。

(1.8.3) win16 的 thunk (转发)

在 win95 和 win98 中，winMm.dll 中的 mci 函数不处理任何事情，它们被 thunk 到 mmSystem.dll（16 位代码）。所以我们为它们编写了 single16.dll。

在 single16.dll 中，我们在 callBack_0842（由 mmio 函数调用）中拦截 5 个 API（如上）。

原始 API	更换
OpenFileEx	new_fopenW
_lclose	new_fclose
_hRead	new_fread
_llseek	new_fseek

并导出 renege_file_fail()、declare_file_fail()。

在 win16 中，只有一个 mmSystem.dll，它可以看到所有 win32 进程。因此，根据 (1.2)，没有“另一个进程”同时调用 midiOutOpen。所以只有 single_process__single_midi.dll thunk 到 single16.dll，而 multi_process__each_process_1_midi.dll 不 thunk。如果我们强行在后者这样做，我们只会得到 MMSYSERR_ALLOCATED。

关注点

悲伤的故事，没意思

2002 年，在日本，SHARP CO. 发布了 eva（extended vector animation，扩展矢量动画）文件格式，版本为 1.73。它可以运行在 Windows 95/98/98SE/Me/NT/2000/XP 上。IE4 的插件、Macintosh 的插件以及 Netscape 的插件都与它一起发布。它的 SDK（acvi.dll、getPath.dll、gif2bmp.dll、jpg2bmp.dll 和 png2bmp.dll）也已发布。甚至还发布了一套给孩子用的 SDK（SHARP 称之为“kidsEva”）！正如 wikipedia 所说，“[使用 EVA 格式制作的 10 分钟动画] 仅约 500 KB，而[使用 Flash 制作的相同动画则有几 MB]”。当时，它繁荣昌盛，蒸蒸日上。

但它的 video_file（视频文件）和 audio_file（音频文件）是分开的。audio_file（格式为 midi）仅提供指向 video_file 的 hyper_text_link（超文本链接），并未将其自身嵌入到整个 multiMedia_file（多媒体文件）中。因此，在 SDK 中，播放器被迫调用 mciSendString() 来播放外部 audio_file。当然，反过来，Microsoft 也不支持 memory_midi_file，例如 PlaySound() 只支持 memory_wave_file。这会导致 SDK 选择一个懒惰的路径。但，这真的很……奇怪！

2009 年，SHARP CO. 首次出现亏损。

2016 年，SHARP CO. 被整合到 HonHai CO.。

历史

• 2020 年 10 月：修复了 win10 64 位的一些 bug。已提交。
• 2007 年 12 月：可以使用 vc6.0 和 bc 4.5 编译。