Oletko koskaan huomannut, että kun olet syvällä pelissä, kuulet kaikenlaisia ääniä, kuten askeleita, räjähdyksiä ja ympäristön ääniä, jotka kaikki tuntuvat olevan täydellisesti ajoitettu tekojesi mukaan? Useimmat näistä äänistä ovat lahjakkaiden äänisuunnittelijoiden valmiiksi nauhoittamia ääninäytteitä.

Näitä pieniä äänipätkiä on myös monessa muodossa, kuten yhden laukauksen kaltaisina laukauksina tai silmukointeina, kuten avaruusaluksen moottorin jatkuvana huminana. Et ehkä kuitenkaan ole tiennyt, että kaikki videopelien äänet eivät ole peräisin ennalta nauhoitetuista näytteistä. Jotkin äänet luodaan lennossa pelin pelaamisen aikana.

Tätä kutsutaan proseduraaliseksi äänentoistoksi, jota pidän mielelläni pelin henkilökohtaisena pikku säveltäjänä. Sen avulla voimme luoda ääniä dynaamisesti pelin aikana turvautumatta valmiiksi renderoituihin äänitiedostoihin. Tämä tarkoittaa, että ääni, jonka kuulet hahmon astuessa soralle, voi olla joka kerta hieman erilainen, mikä tekee pelistä entistäkin mukaansatempaavamman ja realistisemman.

Tässä oppaassa tarkastelemme kaikkea, mitä proseduraalisesta äänentoistosta on tiedettävä, mukaan lukien sen historiaa, toimintaa ja hienoja esimerkkejä siitä, miten sitä käytetään nykypeleissä.

Olitpa sitten aloitteleva äänisuunnittelija tai vain utelias tekniikasta suosikkipeliesi takana, pysy täällä! Meillä on paljon kerrottavaa.

Mikä on menettelytapojen äänentoisto?

Proseduraalinen ääni on kiehtova osa pelien äänisuunnittelua. Ajatuksena on luoda ääni suoritusaikana tai luoda se lennossa, pelin pelaamisen aikana, sen sijaan että se nauhoitettaisiin valmiiksi ja toistettaisiin.

Proseduraalinen äänisuunnittelu luo äänitehosteita ennalta määrättyjen käyttäytymistapojen perusteella. Ajattele sitä järjestelmänä, joka osaa luoda askeläänen aina, kun hahmosi kävelee eri pinnoilla, tarvitsematta ennalta nauhoitettua näytettä jokaista askelta varten. Sen sijaan se syntetisoi äänen reaaliajassa, jolloin jokaisesta askeleesta tulee hieman ainutlaatuinen.

Tämä tekniikka on samanlainen kuin proseduraalinen generointi, jota käytetään muissa pelien osissa, kuten ympäristötaiteessa ja tasosuunnittelussa. Aivan kuten peli saattaa luoda uuden metsän tai luolaston joka kerta, kun pelaat, proseduraalinen äänimaailma luo äänimaisemia, jotka kuulet pelin nykyisen tilan ja vuorovaikutustesi perusteella.

Proseduraalisen äänentoiston avulla äänisuunnittelijat voivat luoda syvälle integroituja äänimaisemia, jotka reagoivat pelaajan toimiin ja peliympäristöön yhtenäisellä ja uskottavalla tavalla.

Yleisten proseduraalisten äänisuunnittelutekniikoiden käyttöön liittyy kuitenkin kompromisseja.

Yksi suurimmista haasteista on se, että on vaikea varmistaa, että äänet ovat korkealaatuisia ja realistisia. Vakuuttavan proseduraalisen äänen luominen voi olla teknisesti vaativampaa kuin valmiiksi nauhoitettujen näytteiden käyttäminen. Lisäksi se voi vaatia enemmän suoritinprosessoria, mikä saattaa vaikuttaa pelin suorituskykyyn erityisesti heikommissa järjestelmissä.

Proseduraalisen äänisuunnittelun historia

Pelien alkuaikoina proseduraalinen äänisuunnittelu ei ollut pelkkä taidemuoto. Se oli äänen kannalta välttämätöntä. Varhaisten pelijärjestelmien rajallinen RAM-muisti ei pystynyt käsittelemään ennalta nauhoitettujen ääninäytteiden tallennusvaatimuksia, mikä oli vaihtoehto proseduraaliselle äänentoistolle. Tämä rajoitus pakotti kehittäjät tuottamaan äänet reaaliaikaisesti pelin edetessä.

Pelin sisäinen äänentoisto alkoi Magnavox Odysseylla vuonna 1972 julkaistussa ikonisessa Pong-pelissä. Mielenkiintoista on, että alkuperäisessä Magnavox Odysseyssä ei ollut lainkaan ääntä. Atarin versio Pongista teki historiaa sisällyttämällä siihen äänen. Atari saavutti tämän käyttämällä Television Interface Adapteria (TIA ), joka on laitteisto, joka on suunniteltu käsittelemään sekä video- että äänilähtöjä.

TIA pystyi tuottamaan ääniaaltoja kahden oskillaattorin avulla. Näitä oskillaattoreita manipuloimalla Pongin Atari-versio pystyi luomaan yksinkertaisen mutta tehokkaan äänen, mikä oli ensimmäinen esimerkki proseduraalisesta äänisuunnittelusta peleissä.

Pelissä oli kolme ensisijaista ääntä, jotka luotiin proseduraalisesti:

• Ensimmäinen ääni oli äänimerkki, kun pallo osui mailoihin, mikä antoi pelaajille välittömän äänipalautteen osumista.
• Toinen ääni oli syvempi pong-ääni, kun pallo törmäsi seiniin, mikä erotti sen melan osumista.
• Kolmas ääni oli korkeampi ääni, joka merkitsi pisteytystä ja merkitsi, että piste oli saavutettu.

Vaikka äänet olivat nykypäivän standardien mukaan yksinkertaisia, ne toivat peliin uudenlaisen sitoutumisen ja palautteen, joka oli ratkaisevan tärkeää pelin immersiivisen kokemuksen kannalta.

Teknologian kehittyessä myös proseduraalisen äänentoiston monimutkaisuus ja laatu kasvoivat.

Proseduraalisen äänentoiston kehitys

1970-luvun lopulla proseduraalinen ääni alkoi muotoutua eri pelikonsoleilla. Kolme merkittävää järjestelmää tältä aikakaudelta olivat Atari 2600, Fairchild Channel F ja Bally Astrocade. Kukin näistä konsoleista käytti proseduraalista ääntä parantaakseen pelikokemusta laitteistonsa asettamissa rajoissa.

1980-luvun kehitys siirsi peliäänen rajoja entisestään.

Vuonna 1983 Vectrex esitteli audiosynteesin uuden tason, ja Nintendo teki merkittäviä edistysaskeleita Nintendo Entertainment Systemin (NES) julkaisun myötä vuonna 1985. NES käytti viisikanavaista äänijärjestelmää, joka tuki laajempaa taajuusaluetta 54 Hz:stä 28 kHz:iin ja pystyi tekemään sävelkorkeuden taivutuksia. Ikoniset pelit, kuten Super Mario Bros. asetti proseduraalisen äänentoiston mittapuuksi ikimuistoisilla äänillä, kuten kolikonkeräyksen "ping", power-upin "sieni"-ääni ja "hyppy"-efekti.

Vuoteen 1986 mennessä Sega Master System toi mukanaan vielä suuremman kehityksen pelien äänentoistossa. Se sisälsi sekä näytteenoton että elektronisen synteesin ja käytti neljää äänikanavaa (kolme musiikkia ja yksi äänitehosteita varten). Master System oli varustettu Yamahan YM2413-sirulla, joka oli sama siru, jota käytettiin Yamahan ammattikäyttöön tarkoitetuissa syntetisaattoreissa, mikä paransi huomattavasti äänien laatua ja monimutkaisuutta.

Kehitys jatkui Segan Mega Driven (Genesis) julkaisun myötä vuonna 1988 ja Super Nintendo Entertainment Systemin (SNES) myötä vuonna 1990. Molemmissa konsoleissa otettiin käyttöön kehittyneemmät äänentoisto-ominaisuudet, kuten laadukkaammat näytteet ja useammat kanavat rikkaampien äänimaailmojen luomiseksi.

Vasta Sega Saturnin julkaisu vuonna 1994 toi kuitenkin toisen merkittävän virstanpylvään peliäänen kehitykseen. Se sisälsi äänisirun ja ääniprosessorin, joka pystyi tukemaan jopa 16 kanavan ääntä 44,1 kHz:n CD-laadulla, mikä loi pohjan laadukkaalle äänentoistolle, jota odotamme nykyaikaisilta peleiltä.

Esinauhoitetut äänitehosteet ja musiikki

Vuonna 1994 pelimaailma koki valtavan muutoksen, kun Sonyn PlayStation julkaistiin. Tämä konsoli toi merkittävän parannuksen ääniominaisuuksiin, sillä se tarjosi 44,1 kHz:n näytteenottotaajuuden ja 24 kanavan stereoäänen. PlayStationin äänisiru oli mullistava, sillä se mahdollisti kaikuefektit ja loopingin.

Uuden joustavuuden ansiosta säveltäjät ja äänisuunnittelijat voivat luoda monimutkaisempia ja syvällisempiä äänimaisemia, jotka rikastuttavat jokaisen pelaajan kokemusta.

Ennen PlayStation-aikaa pelien äänentoisto vaati syvällistä ymmärrystä ääniohjelmoinnista ja proseduraalisesta äänentoistosta. Äänten tekijöiden oli oltava perehtyneitä monimutkaiseen koodaukseen ja signaalinkäsittelyyn äänitehosteiden ja musiikin luomiseksi ja toteuttamiseksi. Tämä teki prosessista hyvin työlästä ja rajoitti usein niiden luovuutta, jotka olivat musiikillisesti taipuvaisempia mutta teknisesti vähemmän taitavia.

PlayStation mullisti tämän prosessin monella tapaa, sillä sen avulla ennalta nauhoitetut äänitehosteet ja musiikki voitiin helposti sisällyttää peleihin. Säveltäjien ja äänisuunnittelijoiden ei enää tarvinnut huolehtia proseduraalisen äänen monimutkaisuudesta. Sen sijaan he saattoivat keskittyä pelkästään korkealaatuisten äänitehosteiden ja musiikin luomiseen, jotka he sitten toimittivat kehittäjille integroitavaksi peliin.

Onko menettelytapaääni poissa muodista?

Vaikka ennalta nauhoitetut äänitehosteet ja musiikki ovat yleistyneet, proseduraalinen ääni ei ole läheskään poissa muodista. Monissa PlayStationin jälkeisissä peleissä hyödynnetään edelleen proseduraalisen äänentoiston matemaattisia malleja. Katsotaanpa muutamia suosituimpia.

Nykyaikaiset pelit, jotka käyttävät proseduraalista ääntä

Spore

Vuonna 2008 julkaistussa uraauurtavassa Spore-pelissä ääniohjelmoijat Aaron McLeran ja Ken Jolly käyttivät kehittyneitä proseduraalisia äänitekniikoita luodakseen dynaamisen ja mukaansatempaavan äänikokemuksen.

He käyttivät Pure Datan sovitusta nimeltä libpd, joka on upotettava audiosynteesikirjasto, joka on suunniteltu integroimaan Pure Datan tehokkaat ominaisuudet muihin sovelluksiin. Pure Data on avoimen lähdekoodin visuaalinen ohjelmointikieli multimedialle, jota käytetään laajasti interaktiivisen tietokonemusiikin ja -äänen luomisessa.

Libpd mahdollisti sen, että tiimi pystyi luomaan musiikkia ja ympäristöääniä pelin sisällä muuttuvien muuttujien perusteella. Kun pelaajat esimerkiksi loivat ja kehittivät olentojaan, niiden tuottamat äänet luotiin reaaliajassa ja heijastivat niiden ainutlaatuisia ominaisuuksia ja käyttäytymistä.

Proseduraalisen äänentoiston käyttö varmisti, että jokaisella pelaajalla oli ainutlaatuinen ja henkilökohtainen kokemus pelistä.

No Man's Sky

No Man's Sky on toinen malliesimerkki siitä, miten proseduraalisella äänisuunnittelulla voidaan luoda rikas ja dynaaminen pelimaailma. Kehitystiimi joutui ainutlaatuisen haasteen eteen, kun sen piti luoda ääniraita, joka sopeutuisi pelin proseduraalisesti luotuun universumiin. Koska suurin osa pelin omaisuuseristä, kuten planeetat, ekosysteemit ja jopa olennot, on algoritmisesti luotuja, perinteinen valmiiksi nauhoitettu ääniraita ei olisi riittänyt.

Hello Gamesin tiimi käytti tähän haasteeseen Wwise-äänivälineohjelmistoa, erityisesti mukautettua lisäosaa nimeltä VocAlien. Tämä työkalu oli välttämätön syntetisoitaessa ääniä pelin moninaisille ja ainutlaatuisille olennoille. VocAlien luo ääniä kunkin olennon ominaisuuksien, kuten koon ja tyypin, perusteella varmistaen, että jokainen ääni on sopiva ja ainutlaatuinen.

Pelin proseduraalinen äänijärjestelmä antoi tekijöille myös mahdollisuuden "esittää" ääniä. Tämä tarkoittaa sitä, että luodut äänimaisemat eivät ole staattisia tallenteita vaan dynaamisia äänikappaleita, jotka muuttuvat reaaliaikaisesti olentojen perusanimaatioiden ja käyttäytymisen perusteella.

Tämän seurauksena äänet, joita kuulet tutkimisen aikana, ovat läheisesti sidoksissa ruudulla tapahtuviin toimiin ja ympäristöolosuhteisiin.

Elite Dangerous

Elite Dangerous, vuoden 2014 megahitti online-scifi-avaruusmatkailupeli, asetti proseduraalisen äänisuunnittelun käytöllä korkean riman pelien immersiiviselle äänentoistolle. Pelin kehittäjät käyttivät proseduraalisia tekniikoita luodakseen dynaamisia ja mukautuvia ääniä erityisesti avaruusalusten moottoreille ja graafisille käyttöliittymille.

Mini Metro

Mini Metro on minimalistinen metrosimulaatiopeli vuodelta 2015, joka käyttää proseduraalista ääntä luodakseen mukautuvan ja mukaansatempaavan ääniraidan, joka parantaa pelattavuutta. Kehittäjät, Dino Polo Club, pyrkivät integroimaan proseduraalisen musiikin alusta alkaen hyödyntäen proseduraalisten tekniikoiden vahvuuksia pelin dynaamisen luonteen mukaisesti.

Säveltäjä Rich Vreeland käytti proseduraalista musiikkijärjestelmää, joka reagoi pelaajan toimiin ja kehittyvään metrojärjestelmään. Jokaisella pelin kaupungilla on omat musiikilliset ominaisuutensa, kuten rytmit ja harmoniset valinnat, jotka muuttuvat dynaamisesti sen mukaan, miten pelaajat rakentavat ja muuttavat metrolinjojaan.

Just Cause 4

Just Cause 4 -pelissä kehittäjät käyttivät proseduraalista äänisuunnittelua, kun pelaaja ohittaa NPC-ajoneuvon liikenteessä. Tämä efekti luodaan käyttämällä FMOD-äänivälineistön synteesiä ajonaikana.

Tämä suhina-äänitehoste syntetisoitiin valkoisen ja ruskean kohinan sekoituksella. Valkoisessa kohinassa on yhtä paljon voimakkuutta eri taajuuksilla, mikä luo tasaisen sihisevän äänen, kun taas ruskeassa kohinassa on enemmän energiaa matalammilla taajuuksilla, mikä tuottaa syvemmän ja pehmeämmän äänen.

Sekoittamalla näitä kahta äänityyppiä eri suhteissa tiimi pystyi vaihtelemaan yhdistetyn äänen voimakkuutta useiden pelin sisäisten muuttujien perusteella, kuten etäisyys NPC-ajoneuvoihin, näiden ajoneuvojen nopeus ja pelaajan ajoneuvon nopeus.

Tämän lähestymistavan avulla pelimoottorin äänitehosteet pystyivät mukautumaan dynaamisesti pelaajan toimintaan ja ympäristöön.

Loppuajatuksia - proseduraalisen äänisuunnittelun tulevaisuus

Proseduraalinen ääni tarjoaa valtavaa joustavuutta nykyaikaisessa pelattavuudessa. Äänisuunnittelijat voivat luoda dynaamisia ja mukautuvia äänimaisemia, jotka reagoivat pelaajan toimiin ja ympäristön muutoksiin reaaliajassa, jolloin jokaisen pelaajan kokemus on ainutlaatuinen ja samalla lisätään peliin uppoutumista ja sitoutumista tarjoamalla äänitehosteita, jotka on räätälöity pelin erityiseen kontekstiin.

Proseduraalisen äänentoiston eduista huolimatta näytteistetty ääni on kuitenkin edelleen kultainen standardi, jolla saavutetaan paras mahdollinen uskottavuus ja realistisuus. Esitallennetut näytteet vangitsevat todellisen maailman äänien vivahteikkaat yksityiskohdat ja luonnolliset ominaisuudet, mikä takaa vertaansa vailla olevan äänenlaadun. Miksi et vain ohjelmoisi joitakin sample-kirjastoissa olevista miljoonista näytteistä miekkosista hiteistä sen sijaan, että syntetisoisit omia?

Tulevaisuutta ajatellen proseduraaliset tekniikat kehittyvät todennäköisesti edelleen ja täydentävät perinteisiä äänisuunnittelumenetelmiä. Yhdistämällä proseduraalisen äänisuunnittelun näytteistettyyn ääneen pelintekijät voivat hyödyntää molempien lähestymistapojen vahvuuksia dynaamisempien ja realistisempien äänimaisemien luomiseksi.