RetroArch Windows MIDI驱动问题分析与解决方案

问题背景

在RetroArch项目中，Windows平台下的winmm_midi驱动存在一个长期未解决的MIDI设备初始化问题。该问题主要表现为在使用SC-55、MT-32和通用MIDI(GM)设备时，音色无法正确初始化，音符持续时长异常，以及弯音效果缺失等问题。

问题现象

开发者在使用PX68K核心进行MIDI支持测试时发现：

1. SC-55/通用MIDI模式：

   • 音符持续时长异常，音符释放不及时导致音符重叠
   • 弯音效果(pitch bend)完全缺失
   • 音色切换不准确

2. MT-32模式：

   • 音色初始化完全失败
   • 所有音符以错误音色播放

相比之下，Linux平台的MIDI驱动工作正常，表明问题仅存在于Windows平台的winmm_midi驱动实现中。

技术分析

通过对驱动代码的深入分析，发现问题主要出在系统专有信息(Sysex)消息的处理上。关键发现包括：

1. Sysex消息发送错误：

   • 驱动返回错误代码11(MMSYSERR_INVALPARAM)，表示参数无效
   • 错误代码68表示MIDI映射器配置引用了一个未安装的设备

2. 缓冲区对齐问题：

   • Sysex消息缓冲区大小需要按特定方式对齐
   • 原始实现中缓冲区大小计算不准确，导致Windows API拒绝处理

3. 事件结构问题：

   • MIDI事件结构中的dwParams字段处理不当
   • 缓冲区大小计算可能缺少必要的填充

解决方案

经过多次测试和验证，最终解决方案包括：

1. 缓冲区大小对齐：

   • 确保Sysex消息缓冲区大小按DWORD(4字节)对齐
   • 添加必要的填充字节以满足Windows API要求

2. 事件结构修正：

   • 正确计算包含事件头在内的完整缓冲区大小
   • 确保所有字段正确填充

3. 错误处理增强：

   • 添加更详细的错误日志输出
   • 对常见错误代码提供解释性信息

实现细节

修正后的实现关键点包括：

// 修正后的缓冲区大小计算
buf->header.dwBytesRecorded = sizeof(DWORD) * 3 + ((data_size + 3) & ~3); // 确保4字节对齐

// 正确填充事件结构
buf->data[i++] = delta_time; // dwDeltatime
buf->data[i++] = 0;          // dwStreamID
buf->data[i++] = MEVT_F_LONG | MEVT_LONGMSG << 24 | data_size; // dwEvent

测试验证

解决方案经过以下测试场景验证：

1. SC-55/通用MIDI设备：

   • 确认音符正常释放
   • 弯音效果正确呈现
   • 音色切换准确

2. MT-32设备：

   • 音色初始化成功
   • 所有音符以正确音色播放

3. 性能测试：

   • 长时间播放无音符堆积
   • 资源占用在合理范围内

结论

通过对winmm_midi驱动的缓冲区对齐和事件结构修正，成功解决了Windows平台下MIDI设备初始化异常的问题。这一改进不仅修复了PX68K核心的MIDI支持问题，也为RetroArch中其他可能需要使用MIDI功能的核心提供了更稳定的基础。

该问题的解决展示了在跨平台多媒体开发中，对特定平台API细节理解的重要性，特别是像MIDI这样的专业音频协议实现时，必须严格遵循平台规范和要求。