システムアーキテクチャ

eivizの全体設計と処理の流れについて解説します。

全体像

eivizは、映像・音声合成を担うバックエンド「Mixer」と、各OS向けのフロントエンド「ホストUI」を明確に分離した設計を採用しています。

Mixer（Rust + wgpu）: 映像合成、音声ミックス、入力取り込み、ネットワーク送出、セッション管理を担います。
ホストUI: 操作インターフェースの提供やプレビュー描画領域の確保を行い、内部のC ABIを通じてMixerと通信します。

外部からの制御（vMix互換HTTP/TCP、Protobuf WebSocket）はMixer内のControlServiceが一元的に受け付け、ディスパッチャを経由して処理されます。

flowchart TB
  subgraph proc["Mixerプロセス"]
    host["ホストUI"]
    abi["C ABI"]
    subgraph mixer["Mixer"]
      ctrl["制御とセッション"]
      clock["ミックスクロック"]
      ingest["入力の取り込み"]
      send["ネットワーク送出"]
      audio["音声グラフ"]
    end
  end
  host --> abi --> ctrl
  ctrl --> clock
  ingest --> clock
  clock --> send
  clock --> audio
  clock --> host

リモート接続時は、クライアント側のEiviz.RemoteがWebSocketで接続先ホストのControlServiceにコマンドを送り、映像はNDIまたはOMT経由で受信します。

flowchart LR
  subgraph client["リモートGUIプロセス"]
    rui["ホストUI"]
    recv["受信用Mixer"]
  end
  subgraph server["ホストまたはheadless"]
    ctrl2["ControlService"]
    gpu["Mixer GPU"]
    ndi["NDI / OMT"]
  end
  rui -->|Protobuf ws| ctrl2
  ctrl2 --> gpu
  gpu --> ndi
  ndi --> recv
  recv --> rui

責務の分離

領域	Mixer	ホストUI
映像合成・トランジション	実行	操作要求を発行
デバイス制御（GPU/音声）	管理・入出力	設定値を渡す
リアルタイムプレビュー	ネイティブサーフェスへ描画	ウィンドウハンドル（HWND/NSView）を提供
サムネイル・シーン一覧	GPUから縮小読み戻し	UIへの表示

MixerとUIの間では、リアルタイム描画用のサーフェスを除いてGPUポインタの直接受け渡しは行わず、リソースは整数IDで管理されます。

並行処理とクロック同期

UIスレッド、映像入力スレッド、音声処理、ネットワーク送出はそれぞれ独立したスレッドで動作します。

映像入力は各ソース専用のスレッドでバッファに蓄積され、マスタークロックの周期でMixerへ供給されます。
処理遅延が発生した場合は映像合成をスキップし、音声クロックを優先することでリアルタイム性を保ちます。
映像と音声の同期はフレームバッファ（既定3フレーム）によって維持されます。

flowchart LR
  ui["UI"] --> mixer["Mixer制御"]
  cap["入力"] --> buf["フレーム緩衝"]
  mixer --> clock["ミックスクロック"]
  buf --> clock
  clock --> pvw["プレビュー"]
  clock --> net["OMT / NDI"]
  clock --> spk["音声出力"]

ソース管理とGPUテクスチャ

単色ジェネレータ、カメラ入力、動画ファイル、Sceneの合成結果、Mixing UnitのPreview/Program出力は、すべて同一のソースID空間で管理されます。これにより、あるMixing Unitの出力を別のMixing Unitの入力レイヤーとして再帰的に利用できます。

flowchart LR
  gen["ジェネレータ"] --> id["ソースID"]
  inp["入力"] --> id
  scene["シーン"] --> id
  mu["Mixing UnitのPVW/PGM/MV"] --> id
  id --> compose["合成"]
  compose --> mu

内部的には各ソースがGPUテクスチャ（TextureView）として保持されており、合成エンジンやGUIプレビューはそれらをサンプリングして描画します。

1フレームの処理フロー

マスターフレームの1サイクルは以下の流れで進行します。

入力取り込み: 各入力スレッドが最新フレームを確定。
映像合成: Mixing UnitごとにPreviewとProgramを描画し、トランジションやOverlay、Multiviewを合成。
送出準備: 出力設定に応じてGPUスロットへのコピー、またはUYVY形式でのCPU読み出しを実行。
エンコードと送信: 出力先ごとに割り当てられたスレッドが圧縮とネットワーク送信を実行。
音声処理: 同一のタイムスタンプで音声バスをミックスし、各出力へ送出。

sequenceDiagram
  participant Cap as 入力
  participant Buf as 緩衝
  participant Clock as ミックスクロック
  participant GPU as 合成
  participant Out as プレビューと送出
  Cap->>Buf: フレーム
  Clock->>Buf: 取得
  Clock->>GPU: PVW / PGM / mix / overlay
  GPU->>Out: テクスチャ
  Clock->>Out: 音声

GPU最適化

映像パイプラインはwgpuをベースとしつつ、プラットフォーム固有の高速化を行っています。

Windows: Direct3D 12を使用。Resizable BAR（ReBAR）対応環境ではCPUからVRAMへ直接書き込みを行うことで、システムメモリ経由のコピーを削減します。
macOS: Metalを使用。Apple Silicon環境ではUnified Memoryを活かし、共有メモリ領域経由で効率的な転送を行います。
ファイル再生やUVC入力は可能な限りGPUデコーダーを活用し、CPU負荷を低減します。

音声パイプライン

内部では48 kHzステレオのオーディオグラフを処理します。各Mixing Unitが専用のMU Busを1本持ちます。ヘッドホンは、メーターのヘッドホンアイコンで選択したMixing UnitまたはInputの音声を出力します。Inputは送り先のMixing Unitとゲインの設定を持ち、FollowではPreview/Programの切り替えに連動します。Overlayの音声も連動可能です。詳細はMU Busを参照してください。

Proモジュール

DeckLink入出力やRTMP配信、有料プランに応じた上限制御は署名済みのProモジュールが担います。Mixerは起動時にC ABI経由でProモジュールを一度だけ読み込み、プロセス終了まで常駐させます。モジュールを含まない公開（OSS）ビルドはCommunityプランの上限値のみで動作します。eiviz-pro.requiredを含む公式パッケージでは、モジュールの欠落や署名不正、ABI不一致が発生した場合に起動エラーとなり、Communityプランへのフォールバックは行いません。

現在のプランで許可されていない呼び出しにはERR_NOT_SUPPORTED_PLAN、機能実装がリンクされていない場合はERR_IOを返します（判定時はプランの有効確認が優先されます）。ホストUIはmixer_capabilitiesの取得結果に基づいてDeckLinkやRTMPの表示を制御し、ホスト側のコンパイル時Proフラグには依存しません。

有料プランの認証には署名付きチケットを使用します。Proモジュール内に埋め込まれたEd25519公開鍵で検証を行い、OSの現在時刻と保存された最終確認時刻の進んでいる方を基準に有効期限を判定します。ハードウェア情報から生成したソルト付きマシンフィンガープリントの過半数が一致した場合に同一マシンと識別します。ホストUIはチケットの読み込みとステータス表示のみを担当し、プラン判定ロジックは持ちません。各プランの上限はプランにまとめています。

最新リリース（v0.3.0）