Έχετε παρατηρήσει ποτέ ότι, όταν είστε βαθιά μέσα σε ένα παιχνίδι, ακούτε όλα τα είδη των ήχων, όπως βήματα, εκρήξεις και θορύβους περιβάλλοντος, οι οποίοι μοιάζουν να είναι απόλυτα συγχρονισμένοι με τις ενέργειές σας; Οι περισσότεροι από αυτούς τους ήχους είναι προηχογραφημένα δείγματα ήχου που δημιουργήθηκαν από ταλαντούχους σχεδιαστές ήχου.

Αυτά τα μικρά αποσπάσματα ήχου έρχονται επίσης σε πολλές μορφές, όπως μονόλεπτα, όπως ένας πυροβολισμός, ή βρόχους, όπως το συνεχές βουητό της μηχανής ενός διαστημόπλοιου. Ωστόσο, αυτό που ίσως δεν γνωρίζατε είναι ότι δεν προέρχονται όλοι οι ήχοι στα βιντεοπαιχνίδια από προηχογραφημένα δείγματα. Ορισμένοι ήχοι δημιουργούνται εν κινήσει ακριβώς την ώρα που παίζετε το παιχνίδι.

Αυτό είναι αυτό που αποκαλούμε διαδικαστικό ήχο, τον οποίο θέλω να σκέφτομαι ως τον προσωπικό μικρό συνθέτη ενός παιχνιδιού. Με αυτό, είμαστε σε θέση να δημιουργούμε ήχους δυναμικά κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού, χωρίς να βασιζόμαστε σε προ-εκτεθειμένα αρχεία ήχου. Αυτό σημαίνει ότι ο ήχος που ακούτε όταν ένας χαρακτήρας πατάει σε χαλίκι μπορεί να είναι ελαφρώς διαφορετικός κάθε φορά, κάνοντας το παιχνίδι ακόμα πιο καθηλωτικό και ρεαλιστικό.

Σε αυτόν τον οδηγό, θα ρίξουμε μια ματιά σε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τον διαδικαστικό ήχο, συμπεριλαμβανομένης της ιστορίας του, του τρόπου λειτουργίας του και ορισμένων ωραίων παραδειγμάτων για το πώς χρησιμοποιείται σε σύγχρονα παιχνίδια.

Έτσι, είτε είστε ένας εκκολαπτόμενος σχεδιαστής ήχου είτε απλά περίεργοι για την τεχνολογία πίσω από τα αγαπημένα σας παιχνίδια, μείνετε εδώ! Έχουμε πολλά να καλύψουμε.

Τι είναι ο διαδικαστικός ήχος;

Ο διαδικαστικός ήχος είναι μια συναρπαστική πτυχή του σχεδιασμού του ήχου των παιχνιδιών. Η ιδέα είναι να δημιουργείται ήχος κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης ή να παράγεται εν κινήσει, ακριβώς καθώς παίζετε το παιχνίδι, αντί να εγγράφεται εκ των προτέρων και να αναπαράγεται.

Με απλά λόγια, ο διαδικαστικός σχεδιασμός ήχου δημιουργεί ηχητικά εφέ με βάση προκαθορισμένες συμπεριφορές. Φανταστείτε το ως ένα σύστημα που ξέρει πώς να παράγει έναν ήχο πατήματος κάθε φορά που ο χαρακτήρας σας περπατά σε διαφορετικές επιφάνειες χωρίς να χρειάζεται ένα προηχογραφημένο δείγμα για κάθε βήμα. Αντ' αυτού, συνθέτει τον ήχο σε πραγματικό χρόνο, κάνοντας κάθε βήμα ελαφρώς μοναδικό.

Αυτή η τεχνική είναι παρόμοια με τη διαδικαστική παραγωγή που χρησιμοποιείται σε άλλα μέρη των παιχνιδιών, όπως η περιβαλλοντική τέχνη και ο σχεδιασμός επιπέδων. Όπως ένα παιχνίδι μπορεί να δημιουργεί ένα νέο δάσος ή μια νέα διάταξη μπουντρουμιών κάθε φορά που παίζετε, έτσι και ο διαδικαστικός ήχος δημιουργεί ηχητικά τοπία που ακούτε με βάση την τρέχουσα κατάσταση του παιχνιδιού και τις αλληλεπιδράσεις σας.

Με τη χρήση διαδικαστικού ήχου, οι σχεδιαστές ήχου μπορούν να δημιουργήσουν βαθιά ολοκληρωμένα ηχητικά τοπία, τα οποία αντιδρούν στις ενέργειες του παίκτη και στο περιβάλλον του παιχνιδιού με συνεκτικό και πιστευτό τρόπο.

Ωστόσο, υπάρχουν συμβιβασμοί στη χρήση κοινών διαδικαστικών τεχνικών σχεδιασμού ήχου.

Μια σημαντική πρόκληση είναι η πολυπλοκότητα της διασφάλισης ότι οι ήχοι είναι υψηλής ποιότητας και ρεαλιστικοί. Η δημιουργία πειστικού διαδικαστικού ήχου μπορεί να είναι τεχνικά πιο απαιτητική από τη χρήση προηχογραφημένων δειγμάτων. Επιπλέον, μπορεί να απαιτεί περισσότερη CPU, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει την απόδοση του παιχνιδιού, ειδικά σε συστήματα χαμηλότερης τεχνολογίας.

Ιστορία του διαδικαστικού σχεδιασμού ήχου

Στις πρώτες μέρες του gaming, ο διαδικαστικός σχεδιασμός ήχου δεν ήταν απλώς μια μορφή τέχνης. Ήταν μια αναγκαιότητα για τον ήχο. Η περιορισμένη μνήμη RAM των πρώτων συστημάτων παιχνιδιών δεν μπορούσε να διαχειριστεί τις απαιτήσεις αποθήκευσης προηχογραφημένων δειγμάτων ήχου, την εναλλακτική λύση στον διαδικαστικό ήχο. Αυτός ο περιορισμός ώθησε τους προγραμματιστές να παράγουν ήχους σε πραγματικό χρόνο καθώς το παιχνίδι έπαιζε.

Ο ήχος στο παιχνίδι ξεκίνησε με το εμβληματικό παιχνίδι Pong στο Magnavox Odyssey το 1972. Είναι ενδιαφέρον ότι το αρχικό Magnavox Odyssey δεν διέθετε καθόλου ήχο. Ήταν η έκδοση του Pong της Atari που έγραψε ιστορία με την ενσωμάτωση ήχου. Η Atari το πέτυχε αυτό με τη χρήση του Television Interface Adapter (TIA), ένα κομμάτι υλικού που σχεδιάστηκε για να χειρίζεται τόσο εξόδους βίντεο όσο και ήχου.

Το TIA μπορούσε να παράγει ηχητικά κύματα χρησιμοποιώντας δύο ταλαντωτές. Χειριζόμενοι αυτούς τους ταλαντωτές, η έκδοση του Pong στο Atari μπορούσε να δημιουργήσει απλό αλλά αποτελεσματικό ήχο, σηματοδοτώντας την πρώτη περίπτωση διαδικαστικού σχεδιασμού ήχου σε παιχνίδια.

Στο παιχνίδι, υπήρχαν τρεις πρωταρχικοί ήχοι, ο καθένας από τους οποίους δημιουργούνταν διαδικαστικά:

• Ο πρώτος ήχος ήταν το μπιπ όταν η μπάλα χτυπούσε τα κουπιά, δίνοντας στους παίκτες άμεση ηχητική ανατροφοδότηση για τα χτυπήματά τους.
• Ο δεύτερος ήχος ήταν ένας βαθύτερος ήχος pong όταν η μπάλα συγκρούεται με τα τοιχώματα, διαφοροποιώντας τον από τα χτυπήματα με το κουπί.
• Ο τρίτος ήχος ήταν ένας θόρυβος υψηλότερης συχνότητας για τη βαθμολόγηση, που σήμαινε ότι είχε επιτευχθεί ένας πόντος.

Αν και βασικοί για τα σημερινά δεδομένα, αυτοί οι ήχοι προσέθεσαν ένα νέο επίπεδο εμπλοκής και ανατροφοδότησης που ήταν ζωτικής σημασίας για την καθηλωτική εμπειρία του παιχνιδιού.

Φυσικά, καθώς η τεχνολογία εξελισσόταν, το ίδιο συνέβαινε και με την πολυπλοκότητα και την ποιότητα του διαδικαστικού ήχου.

Η εξέλιξη του διαδικαστικού ήχου

Στα τέλη της δεκαετίας του 1970, ο διαδικαστικός ήχος άρχισε να διαμορφώνεται σε διάφορες κονσόλες παιχνιδιών. Τρία αξιοσημείωτα συστήματα αυτής της εποχής ήταν το Atari 2600, το Fairchild Channel F και το Bally Astrocade. Κάθε μία από αυτές τις κονσόλες χρησιμοποιούσε διαδικαστικό ήχο για να βελτιώσει την εμπειρία του παιχνιδιού μέσα στους περιορισμούς του υλικού τους.

Οι εξελίξεις στη δεκαετία του 1980 διεύρυναν περαιτέρω τα όρια του ήχου των παιχνιδιών.

Το 1983, το Vectrex εισήγαγε ένα νέο επίπεδο σύνθεσης ήχου, ενώ η Nintendo έκανε σημαντικά βήματα με την κυκλοφορία του Nintendo Entertainment System (NES) το 1985. Το NES χρησιμοποιούσε ένα σύστημα ήχου πέντε καναλιών που υποστήριζε ένα ευρύτερο εύρος συχνοτήτων από 54Hz έως 28kHz και μπορούσε να εκτελέσει pitch bends. Εμβληματικά παιχνίδια όπως το Super Mario Bros. έθεσαν ένα σημείο αναφοράς για τον διαδικαστικό ήχο με αξιομνημόνευτους ήχους όπως το "ping" της συλλογής νομισμάτων, ο ήχος "μανιταριού" του power-up και το εφέ "άλμα".

Το 1986, το Sega Master System έφερε μια ακόμα μεγαλύτερη εξέλιξη στον ήχο των παιχνιδιών. Ενσωμάτωσε τόσο τη δειγματοληψία όσο και την ηλεκτρονική σύνθεση, χρησιμοποιώντας τέσσερα κανάλια ήχου (τρία για τη μουσική και ένα για τα ηχητικά εφέ). Το Master System ήταν εξοπλισμένο με το τσιπ YM2413 της Yamaha, το ίδιο τσιπ που χρησιμοποιούνταν στα επαγγελματικά τους συνθεσάιζερ, το οποίο βελτίωσε σημαντικά την ποιότητα και την πολυπλοκότητα των ήχων που μπορούσε να παράγει.

Η εξέλιξη συνεχίστηκε με την κυκλοφορία του Sega Mega Drive (Genesis) το 1988 και του Super Nintendo Entertainment System (SNES) το 1990. Και οι δύο αυτές κονσόλες εισήγαγαν πιο εξελιγμένες δυνατότητες ήχου, συμπεριλαμβανομένων δειγμάτων υψηλότερης ποιότητας και περισσότερων καναλιών για πιο πλούσια ηχητικά τοπία.

Ωστόσο, μόνο με την κυκλοφορία του Sega Saturn το 1994 είδαμε ένα άλλο σημαντικό ορόσημο στην εξέλιξη του ήχου των παιχνιδιών. Διέθετε ένα τσιπ ήχου και έναν επεξεργαστή ήχου ικανό να υποστηρίξει έως και 16 κανάλια ήχου με ποιότητα CD 44,1kHz, θέτοντας τις βάσεις για τον υψηλής ποιότητας ήχο που περιμένουμε στα σύγχρονα παιχνίδια.

Προηχογραφημένα ηχητικά εφέ και μουσική

Το 1994, ο κόσμος των παιχνιδιών γνώρισε μια μνημειώδη αλλαγή με την κυκλοφορία του PlayStation της Sony. Αυτή η κονσόλα εισήγαγε μια σημαντική αναβάθμιση των δυνατοτήτων ήχου, προσφέροντας ρυθμό δειγματοληψίας 44,1kHz και 24 κανάλια στερεοφωνικού ήχου. Το τσιπ ήχου του PlayStation άλλαξε τα δεδομένα του παιχνιδιού, επιτρέποντας εφέ αντήχησης και looping.

Με τη νέα ευελιξία, οι συνθέτες και οι σχεδιαστές ήχου θα μπορούσαν να δημιουργήσουν πιο σύνθετα και καθηλωτικά ηχητικά τοπία για να εμπλουτίσουν την εμπειρία κάθε παίκτη.

Πριν από την εποχή του PlayStation, η δημιουργία ήχου για παιχνίδια απαιτούσε βαθιά κατανόηση του προγραμματισμού ήχου και του διαδικαστικού ήχου. Αυτοί που δημιουργούσαν τους ήχους έπρεπε να γνωρίζουν καλά την πολύπλοκη κωδικοποίηση και την επεξεργασία σήματος για να δημιουργήσουν και να υλοποιήσουν ηχητικά εφέ και μουσική. Αυτό καθιστούσε τη διαδικασία πολύ απαιτητική σε εργασία και συχνά περιόριζε τη δημιουργικότητα όσων είχαν περισσότερες μουσικές κλίσεις αλλά λιγότερες τεχνικές γνώσεις.

Από πολλές απόψεις, το PlayStation έφερε επανάσταση σε αυτή τη διαδικασία, επιτρέποντας την εύκολη ενσωμάτωση προηχογραφημένων ηχητικών εφέ και μουσικής στα παιχνίδια. Οι συνθέτες και οι σχεδιαστές ήχου δεν χρειαζόταν πλέον να ανησυχούν για τις περιπλοκές του διαδικαστικού ήχου. Αντ' αυτού, μπορούσαν να επικεντρωθούν αποκλειστικά στη δημιουργία υψηλής ποιότητας ηχητικών εφέ και μουσικής, τα οποία στη συνέχεια παρέδιδαν στους προγραμματιστές για την ενσωμάτωση στο παιχνίδι.

Είναι ο διαδικαστικός ήχος εκτός μόδας;

Παρά την άνοδο των προηχογραφημένων ηχητικών εφέ και της μουσικής, ο διαδικαστικός ήχος δεν είναι καθόλου εκτός μόδας. Πολλά παιχνίδια μετά το PlayStation συνεχίζουν να αξιοποιούν τα μαθηματικά μοντέλα του διαδικαστικού ήχου. Ας ρίξουμε μια ματιά σε μερικά από τα πιο δημοφιλή.

Σύγχρονα παιχνίδια που χρησιμοποιούν διαδικαστικό ήχο

Σπόροι

Στο πρωτοποριακό παιχνίδι Spore του 2008, οι προγραμματιστές ήχου Aaron McLeran και Ken Jolly χρησιμοποίησαν προηγμένες διαδικαστικές τεχνικές ήχου για να δημιουργήσουν μια δυναμική και καθηλωτική ακουστική εμπειρία.

Χρησιμοποίησαν μια προσαρμογή του Pure Data που ονομάζεται libpd, μια ενσωματωμένη βιβλιοθήκη σύνθεσης ήχου που έχει σχεδιαστεί για να ενσωματώνει τις ισχυρές δυνατότητες του Pure Data σε άλλες εφαρμογές. Η Pure Data, για όσους δεν γνωρίζουν, είναι μια γλώσσα οπτικού προγραμματισμού ανοιχτού κώδικα για πολυμέσα, η οποία χρησιμοποιείται εκτενώς στη δημιουργία διαδραστικής μουσικής και ήχου σε υπολογιστή.

Το Libpd επέτρεψε στην ομάδα να παράγει μουσική και περιβαλλοντικούς ήχους με βάση τις μεταβαλλόμενες μεταβλητές μέσα στο παιχνίδι. Για παράδειγμα, καθώς οι παίκτες δημιουργούσαν και εξελίσσουν τα πλάσματά τους, οι ήχοι που έκαναν αυτά τα πλάσματα δημιουργούνταν σε πραγματικό χρόνο, αντικατοπτρίζοντας τα μοναδικά χαρακτηριστικά και τις συμπεριφορές τους.

Αυτή η χρήση του διαδικαστικού ήχου εξασφάλισε ότι κάθε παίκτης είχε μια μοναδική και προσωπική εμπειρία με το παιχνίδι.

No Man's Sky

Το No Man's Sky είναι άλλο ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του πώς ο διαδικαστικός σχεδιασμός ήχου μπορεί να δημιουργήσει έναν πλούσιο και δυναμικό κόσμο παιχνιδιού. Η ομάδα ανάπτυξης αντιμετώπισε τη μοναδική πρόκληση της δημιουργίας ενός soundtrack που θα μπορούσε να προσαρμοστεί στο διαδικαστικά παραγόμενο σύμπαν του παιχνιδιού. Με τα περισσότερα από τα στοιχεία του παιχνιδιού, συμπεριλαμβανομένων των πλανητών, των οικοσυστημάτων, ακόμη και των πλασμάτων, να παράγονται αλγοριθμικά, ένα παραδοσιακό προηχογραφημένο soundtrack δεν θα αρκούσε.

Για να αντιμετωπίσει αυτή την πρόκληση, η ομάδα της Hello Games χρησιμοποίησε το ενδιάμεσο λογισμικό ήχου της Wwise, συγκεκριμένα ένα προσαρμοσμένο πρόσθετο γνωστό ως VocAlien. Αυτό το εργαλείο ήταν απαραίτητο για τη σύνθεση φωνητικών για τα ποικίλα και μοναδικά πλάσματα του παιχνιδιού. Το VocAlien παράγει ήχους με βάση τα χαρακτηριστικά του κάθε πλάσματος, όπως το μέγεθος και το είδος του, διασφαλίζοντας ότι κάθε ήχος είναι κατάλληλος και μοναδικός.

Το διαδικαστικό σύστημα ήχου στο παιχνίδι επέτρεψε επίσης στους δημιουργούς να "εκτελέσουν" ουσιαστικά ήχους. Αυτό σημαίνει ότι τα ηχητικά τοπία που δημιουργούνται δεν είναι στατικές ηχογραφήσεις αλλά δυναμικά κομμάτια ήχου που αλλάζουν σε πραγματικό χρόνο με βάση τα βασικά κινούμενα σχέδια και τις συμπεριφορές των πλασμάτων.

Ως αποτέλεσμα, οι ήχοι που ακούτε κατά την εξερεύνηση είναι στενά συνδεδεμένοι με τις ενέργειες στην οθόνη και τις περιβαλλοντικές συνθήκες.

Elite Dangerous

Το Elite Dangerous, το κορυφαίο διαδικτυακό παιχνίδι εξερεύνησης του διαστήματος επιστημονικής φαντασίας του 2014, έθεσε έναν υψηλό πήχη για τον καθηλωτικό ήχο στα παιχνίδια με τη χρήση του διαδικαστικού σχεδιασμού ήχου. Οι προγραμματιστές του παιχνιδιού χρησιμοποίησαν διαδικαστικές τεχνικές για να δημιουργήσουν δυναμικούς και προσαρμοστικούς ήχους, ιδίως για τις μηχανές των διαστημοπλοίων και τις γραφικές διεπαφές.

Mini Metro

Το Mini Metro είναι ένα μινιμαλιστικό παιχνίδι προσομοίωσης μετρό από το 2015 που χρησιμοποιεί διαδικαστικό ήχο για να δημιουργήσει ένα προσαρμοστικό και ελκυστικό soundtrack που ενισχύει το gameplay. Οι προγραμματιστές, Dino Polo Club, είχαν ως στόχο να ενσωματώσουν διαδικαστική μουσική από την αρχή, αξιοποιώντας τα πλεονεκτήματα των διαδικαστικών τεχνικών για να ταιριάζουν με τη δυναμική φύση του παιχνιδιού.

Ο Rich Vreeland, ο συνθέτης, χρησιμοποίησε ένα διαδικαστικό σύστημα μουσικής που ανταποκρίνεται στις ενέργειες του παίκτη και στο εξελισσόμενο σύστημα του μετρό. Κάθε πόλη στο παιχνίδι έχει το δικό της σύνολο μουσικών ιδιοτήτων, όπως ρυθμούς και αρμονικές επιλογές, οι οποίες αλλάζουν δυναμικά με βάση τον τρόπο με τον οποίο οι παίκτες χτίζουν και μεταβάλλουν τις γραμμές του μετρό τους.

Just Cause 4

Στο Just Cause 4, οι προγραμματιστές χρησιμοποίησαν διαδικαστικό ηχητικό σχεδιασμό για το ηχητικό εφέ whoosh που παράγεται όταν ο παίκτης περνάει ένα όχημα NPC στην κυκλοφορία. Αυτό το εφέ δημιουργείται με τη χρήση σύνθεσης κατά τη διάρκεια εκτέλεσης από το ενδιάμεσο λογισμικό ήχου FMOD.

Αυτό το ηχητικό εφέ whoosh συντέθηκε χρησιμοποιώντας ένα μείγμα λευκού και καφέ θορύβου. Ο λευκός θόρυβος περιέχει ίση ένταση στις διάφορες συχνότητες, δημιουργώντας έναν συνεπή ήχο σφυρίγματος, ενώ ο καφέ θόρυβος έχει περισσότερη ενέργεια στις χαμηλότερες συχνότητες, παράγοντας έναν βαθύτερο, πιο απαλό ήχο.

Αναμειγνύοντας αυτούς τους δύο τύπους θορύβου σε διαφορετικές αναλογίες, η ομάδα μπόρεσε να μεταβάλει την απόδοση του συνδυασμένου ήχου με βάση διάφορες μεταβλητές στο παιχνίδι, όπως η απόσταση από τα οχήματα των NPC, η ταχύτητα αυτών των οχημάτων και η ταχύτητα του οχήματος του παίκτη.

Με αυτή την προσέγγιση, τα ηχητικά εφέ στη μηχανή του παιχνιδιού ήταν σε θέση να προσαρμόζονται δυναμικά στις ενέργειες του παίκτη και στο περιβάλλον.

Τελικές σκέψεις - Κοιτάζοντας προς το μέλλον του διαδικαστικού σχεδιασμού ήχου

Ο διαδικαστικός ήχος προσφέρει τεράστια ευελιξία στο σύγχρονο παιχνίδι. Οι σχεδιαστές ήχου μπορούν να δημιουργήσουν δυναμικά και προσαρμοστικά ηχητικά τοπία που ανταποκρίνονται στις ενέργειες του παίκτη και στις περιβαλλοντικές αλλαγές σε πραγματικό χρόνο, διασφαλίζοντας ότι η εμπειρία κάθε παίκτη είναι μοναδική, ενώ παράλληλα ενισχύουν την εμβύθιση και την εμπλοκή παρέχοντας ηχητικά εφέ προσαρμοσμένα στο συγκεκριμένο πλαίσιο του παιχνιδιού.

Ωστόσο, παρά τα πλεονεκτήματα του διαδικαστικού ήχου, ο δειγματοληπτικός ήχος παραμένει το χρυσό πρότυπο για την επίτευξη της υψηλότερης πιστότητας και ρεαλισμού. Τα προηχογραφημένα δείγματα αποτυπώνουν τις αποχρώσεις των λεπτομερειών και τα φυσικά χαρακτηριστικά των ήχων του πραγματικού κόσμου, παρέχοντας ένα απαράμιλλο επίπεδο ποιότητας ήχου. Γιατί να μην προγραμματίσετε απλώς μερικά από τα εκατομμύρια δείγματα επιτυχιών σπαθιού που είναι διαθέσιμα σε βιβλιοθήκες δειγμάτων αντί να συνθέσετε τα δικά σας;

Κοιτάζοντας μπροστά, οι διαδικαστικές τεχνικές είναι πιθανό να συνεχίσουν να εξελίσσονται και να ενισχύουν τις παραδοσιακές μεθόδους σχεδιασμού ήχου. Με την ενσωμάτωση του διαδικαστικού σχεδιασμού ήχου με τον δειγματοληπτικό ήχο, οι δημιουργοί παιχνιδιών θα είναι σε θέση να αξιοποιήσουν τα πλεονεκτήματα και των δύο προσεγγίσεων για πιο δυναμικά και ρεαλιστικά ηχοτοπία.