Észrevetted már, hogy amikor mélyen belemerülsz egy játékba, mindenféle hangokat hallasz, például lépéseket, robbanásokat és környezeti zajokat, amelyek mind tökéletesen időzítettnek tűnnek az akcióidhoz? A legtöbb ilyen hang előre felvett hangminta, amelyet tehetséges hangtervezők készítettek.

Ezek az apró hangfoszlányok is sokféle formában jelennek meg, beleértve az egyszeri lövéseket, mint például egyetlen puskalövés, vagy a loopokat, mint például egy űrhajó hajtóművének állandó zúgása. Azt azonban talán nem tudtad, hogy a videojátékokban nem minden hang előre felvett mintákból származik. Néhány hangot menet közben, a játék közben hoznak létre.

Ezt nevezzük procedurális hangzásnak, amit én a játék személyes kis zeneszerzőjének tekintek. Ezzel képesek vagyunk dinamikusan létrehozni a hangokat a játék során anélkül, hogy előre renderelt hangfájlokra támaszkodnánk. Ez azt jelenti, hogy a hang, amit akkor hallasz, amikor egy karakter kavicsra lép, minden alkalommal kissé más lehet, így a játék még magával ragadóbbnak és valósághűbbnek tűnik.

Ebben az útmutatóban megnézünk mindent, amit a procedurális hangról tudni kell, beleértve a történetét, a működését és néhány klassz példát arra, hogyan használják a modern játékokban.

Szóval, akár kezdő hangdesigner vagy, akár csak kíváncsi vagy a kedvenc játékaid mögötti technológiára, maradj itt! Rengeteg mindenről tudunk beszámolni.

Mi az eljárási hang?

A procedurális hangzás a játék hangtervezésének lenyűgöző aspektusa. Az ötlet lényege, hogy a hangokat futás közben hozzák létre, vagy menet közben generálják, közvetlenül a játék során, ahelyett, hogy előre felvennék és lejátszanák őket.

Laikus nyelven szólva, a procedurális hangtervezés előre meghatározott viselkedések alapján hoz létre hanghatásokat. Gondolj rá úgy, mint egy olyan rendszerre, amely tudja, hogyan generáljon lépéshangot, amikor a karaktered különböző felületeken jár, anélkül, hogy minden lépéshez előre felvett mintát kellene felvenned. Ehelyett valós időben szintetizálja a hangot, így minden egyes lépés kissé egyedivé válik.

Ez a technika hasonló a játékok más részeinél, például a környezet- és pályatervezésnél alkalmazott procedurális generáláshoz. Ahogy egy játék minden egyes alkalommal, amikor játszol, új erdőt vagy várbörtönt hoz létre, úgy a procedurális hangzás is a játék aktuális állapota és az interakcióid alapján állítja össze a hallható hangzásvilágot.

A procedurális hangzás alkalmazásával a hangtervezők mélyen integrált hangzásvilágot hozhatnak létre, amely a játékos akcióira és a játékkörnyezetre koherens és hihető módon reagál.

A közös procedurális hangtervezési technikák használatának azonban vannak kompromisszumai.

Az egyik legnagyobb kihívást a hangok magas minőségének és valósághűségének biztosítása jelenti. A meggyőző procedurális hangok létrehozása technikailag nagyobb kihívást jelenthet, mint az előre felvett minták használata. Emellett több CPU-t igényelhet, ami hatással lehet a játék teljesítményére, különösen a gyengébb teljesítményű rendszereken.

A procedurális hangtervezés története

A játékfejlesztés kezdeti időszakában a procedurális hangtervezés nem csak művészeti forma volt. Ez a hangzás szükségszerűsége volt. A korai játékrendszerek korlátozott RAM-ja nem tudta kezelni az előre felvett hangminták tárolási igényeit, ami a procedurális hang alternatívája volt. Ez a korlátozás arra késztette a fejlesztőket, hogy a hangokat valós időben, a játék lejátszása közben generálják.

A játékon belüli hangzás az ikonikus Pong játékkal kezdődött a Magnavox Odyssey-n 1972-ben. Érdekes módon az eredeti Magnavox Odyssey egyáltalán nem rendelkezett hanggal. A Pong Atari változata volt az, amely történelmet írt a hang beépítésével. Az Atari ezt a Television Interface Adapter (TIA ) segítségével érte el, amely egy olyan hardver, amelyet úgy terveztek, hogy video- és hangkimenetet egyaránt tudjon kezelni.

A TIA két oszcillátor segítségével tudott hanghullámokat generálni. Ezen oszcillátorok manipulálásával a Pong Atari verziója egyszerű, de hatékony hangot tudott létrehozni, ami az első példája volt a procedurális hangtervezésnek a játékokban.

A játékban három elsődleges hang volt, amelyek mindegyike procedurálisan generálódott:

• Az első hang a labda ütésénél hallható hangjelzés volt, amely azonnali hangvisszajelzést adott a játékosoknak az ütéseikről.
• A második hang egy mélyebb pong hang volt, amikor a labda a falaknak ütközött, megkülönböztetve azt a lapátütésektől.
• A harmadik hang egy magasabb hang volt a pontozáshoz, ami azt jelezte, hogy egy pontot szereztek.

Bár mai mércével mérve ezek a hangok alapvetően egyszerűek, a játék magával ragadó élményéhez elengedhetetlenül fontosak voltak, és a visszajelzés új rétegét adták hozzá.

Természetesen, ahogy a technológia fejlődött, úgy változott a procedurális hangok összetettsége és minősége is.

Az eljárási hangok fejlődése

Az 1970-es évek végén kezdett kialakulni a procedurális hangzás a különböző játékkonzolokon. Ebből a korszakból három nevezetes rendszer volt az Atari 2600, a Fairchild Channel F és a Bally Astrocade. Ezek a konzolok mindegyike procedurális hangot használt a játékélmény fokozására a hardver korlátain belül.

Az 1980-as évek fejlődése tovább feszegette a játékhangzás határait.

1983-ban a Vectrex az audiószintézis új szintjét vezette be, míg a Nintendo jelentős előrelépést tett a Nintendo Entertainment System (NES) 1985-ös megjelenésével. A NES ötcsatornás audiorendszert használt, amely szélesebb, 54 Hz és 28 kHz közötti frekvenciatartományt támogatott, és hangmagasság-eltéréseket is tudott végrehajtani. Az olyan ikonikus játékok, mint a Super Mario Bros. olyan emlékezetes hangokkal, mint az érmegyűjtés "ping", a power-up "gombás" hangja és az "ugrás" effekt, mércét állítottak fel az eljárásos hangzás terén.

1986-ra a Sega Master System még nagyobb fejlődést hozott a játékhangok terén. A rendszer a mintavételezést és az elektronikus szintézist is magában foglalta, és négy hangcsatornát használt (hármat a zenéhez, egyet pedig a hangeffektekhez). A Master System a Yamaha YM2413 chipjével volt felszerelve, amelyet a Yamaha professzionális szintetizátoraiban is használtak, és amely jelentősen javította a hangok minőségét és összetettségét.

A fejlődés a Sega Mega Drive (Genesis) 1988-as és a Super Nintendo Entertainment System (SNES) 1990-es megjelenésével folytatódott. Mindkét konzol kifinomultabb hangképességeket vezetett be, beleértve a jobb minőségű mintákat és a gazdagabb hangzásvilágot biztosító több csatornát.

Azonban csak a Sega Saturn 1994-es megjelenése után láthattunk egy újabb fontos mérföldkövet a játékhangok fejlődésében. Ez egy olyan hangchipet és hangprocesszort tartalmazott, amely akár 16 csatornás hangot is képes volt támogatni 44,1 kHz-es CD-minőséggel, megteremtve ezzel a modern játékokban elvárt kiváló minőségű hangzás alapjait.

Előre felvett hangeffektek és zene

1994-ben a Sony PlayStation megjelenésével a játékvilág monumentális változást élt át. Ez a konzol jelentős előrelépést jelentett a hangképességek terén, mivel 44,1 kHz-es mintavételi frekvenciát és 24 csatornás sztereó hangot kínált. A PlayStation hangchipje megváltoztatta a játékmenetet, lehetővé téve a reverb effektek és a looping használatát.

Az újdonsült rugalmasságnak köszönhetően a zeneszerzők és a hangtervezők összetettebb és magával ragadóbb hangzásvilágot hozhatnak létre, hogy gazdagítsák az egyes játékosok élményét.

A PlayStation-korszak előtt a játékokhoz való hangkészítéshez mélyreható ismeretekre volt szükség az audioprogramozás és a procedurális hangkészítés terén. A hangok készítőinek jártasnak kellett lenniük az összetett kódolásban és jelfeldolgozásban, hogy hangeffekteket és zenét tudjanak generálni és megvalósítani. Ez nagyon munkaigényessé tette a folyamatot, és gyakran korlátozta a zeneileg hajlamosabb, de technikailag kevésbé képzettek kreativitását.

A PlayStation sok szempontból forradalmasította ezt a folyamatot, mivel lehetővé tette, hogy előre felvett hangeffekteket és zenét lehessen egyszerűen beépíteni a játékokba. A zeneszerzőknek és hangtervezőknek többé nem kellett a procedurális hangzás bonyolultságával foglalkozniuk. Ehelyett kizárólag a kiváló minőségű hangeffektek és zenék létrehozására koncentrálhattak, amelyeket aztán továbbíthattak a fejlesztőknek a játékba való beépítésre.

Kiment a divatból az eljárási hang?

Az előre felvett hangeffektek és zenék térhódítása ellenére a procedurális hangzás még korántsem ment ki a divatból. Számos PlayStation utáni játék továbbra is kihasználja a procedurális hangzás matematikai modelljeit. Nézzünk meg néhányat a legnépszerűbbek közül.

Modern játékok, amelyek procedurális hangot használnak

Spore

A 2008-as úttörő Spore játékban Aaron McLeran és Ken Jolly hangprogramozók fejlett procedurális hangtechnikákat alkalmaztak, hogy dinamikus és magával ragadó hallási élményt teremtsenek.

A Pure Data egy libpd nevű adaptációját használták, egy beágyazható audiószintézis könyvtárat, amelyet arra terveztek, hogy a Pure Data nagy teljesítményű képességeit más alkalmazásokba integrálja. A Pure Data, azok számára, akik nem ismerik, egy nyílt forráskódú vizuális programozási nyelv multimédiához, amelyet széles körben használnak interaktív számítógépes zene és hangok készítésére.

A Libpd lehetővé tette a csapat számára, hogy a játékban végtelenül változó változók alapján zenét és környezeti hangokat generáljon. Például, ahogy a játékosok létrehozták és fejlesztették lényeiket, a hangok, amelyeket ezek a lények adtak ki, valós időben generálódtak, tükrözve egyedi tulajdonságaikat és viselkedésüket.

A procedurális audió használata biztosította, hogy minden játékosnak egyedi és személyes élményt nyújtson a játék.

No Man's Sky

A No Man's Sky egy másik remek példa arra, hogy a procedurális hangtervezés hogyan hozhat létre gazdag és dinamikus játékvilágot. A fejlesztőcsapat előtt az az egyedülálló kihívás állt, hogy olyan hangsávot készítsen, amely képes alkalmazkodni a játék procedurálisan generált univerzumához. Mivel a játék legtöbb eszköze, beleértve a bolygókat, ökoszisztémákat és még a lényeket is, algoritmikusan generált, egy hagyományos, előre felvett hangsáv nem lett volna elegendő.

A Hello Games csapata ennek a kihívásnak a megoldására a Wwise audio middleware-t, pontosabban egy VocAlien nevű egyedi plugint használt. Ez az eszköz alapvető fontosságú volt a játék változatos és egyedi lényei hangjának szintetizálásában. A VocAlien az egyes lények jellemzői, például mérete és típusa alapján generál hangokat, biztosítva, hogy minden hang megfelelő és egyedi legyen.

A játék procedurális hangrendszerének köszönhetően a készítők lényegében "előadhatták" a hangokat. Ez azt jelenti, hogy a létrehozott hangzásvilágok nem statikus felvételek, hanem dinamikus hangdarabok, amelyek valós időben változnak a lények alapanimációi és viselkedése alapján.

Ennek eredményeképpen a felfedezés közben hallható hangok szorosan kapcsolódnak a képernyőn látható akciókhoz és a környezeti feltételekhez.

Elite Dangerous

Az Elite Dangerous, a 2014-es megasikerű online sci-fi űrkutató játék, a procedurális hangtervezés alkalmazásával magasra tette a lécet a játékokban a magával ragadó hangzás terén. A játék fejlesztői procedurális technikákat alkalmaztak a dinamikus és adaptív hangok létrehozására, különösen az űrhajók motorjai és a grafikus felületek esetében.

Mini Metro

A Mini Metro egy minimalista metrószimulációs játék 2015-ből, amely procedurális hangzás segítségével adaptív és magával ragadó hangsávot hoz létre, amely fokozza a játékmenetet. A fejlesztők, a Dino Polo Club már a kezdetektől fogva a procedurális zene integrálására törekedett, kihasználva a procedurális technikák erősségeit, hogy illeszkedjenek a játék dinamikus jellegéhez.

Rich Vreeland, a zeneszerző egy procedurális zenei rendszert használt, amely reagál a játékos cselekedeteire és a fejlődő metrórendszerre. A játék minden egyes városának saját zenei tulajdonságai vannak, mint például a ritmusok és a harmonikus választások, amelyek dinamikusan változnak attól függően, hogy a játékosok hogyan építik és változtatják meg a metróvonalakat.

Just Cause 4

A Just Cause 4-ben a fejlesztők procedurális hangtervezést használtak a whoosh hanghatáshoz, amely akkor keletkezik, amikor a játékos elhalad egy NPC jármű mellett a forgalomban. Ez az effekt az FMOD audio middleware futásidejű szintézisével jön létre.

Ezt a whoosh hanghatást fehér és barna zaj keverékével szintetizálták. A fehér zaj különböző frekvenciákon azonos intenzitású, egyenletes sziszegő hangot eredményez, míg a barna zajnak több energiája van az alacsonyabb frekvenciákon, így mélyebb, lágyabb hangot ad.

A kétféle zaj különböző arányú keverésével a csapat képes volt változtatni a kombinált hang kimenetét számos játékbeli változó alapján, mint például az NPC járművek távolsága, a járművek sebessége és a játékos járművének sebessége.

Ezzel a megközelítéssel a játékmotor hanghatásai dinamikusan alkalmazkodtak a játékos cselekedeteihez és a környezethez.

Záró gondolatok - A procedurális hangtervezés jövője felé tekintve

A procedurális hangzás óriási rugalmasságot kínál a modern játékmenetben. A hangtervezők dinamikus és adaptív hangzásvilágot hozhatnak létre, amely valós időben reagál a játékosok akcióira és a környezeti változásokra, így biztosítva, hogy minden játékos élménye egyedi legyen, miközben a játékmenet sajátos kontextusához igazított hanghatások révén fokozza az elmélyülést és az elkötelezettséget.

A procedurális hangzás előnyei ellenére azonban a mintavételezett hang továbbra is az arany standard a legnagyobb hűség és realizmus eléréséhez. Az előre felvett minták a valós hangok árnyalt részleteit és természetes jellemzőit rögzítik, páratlan hangminőséget biztosítva. Miért ne programozna be néhányat a mintakönyvtárakban elérhető milliónyi kardsláger-mintából ahelyett, hogy sajátot szintetizálna?

A jövőre nézve az eljárási technikák valószínűleg tovább fejlődnek és kiegészítik a hagyományos hangtervezési módszereket. A procedurális hangtervezés és a mintavételezett hang integrálásával a játékkészítők mindkét megközelítés erősségeit kihasználva dinamikusabb és valósághűbb hangzásvilágot teremthetnek.