Avete mai notato che, quando vi addentrate in un gioco, sentite ogni sorta di suono, come passi, esplosioni e rumori ambientali, che sembrano tutti perfettamente sincronizzati con le vostre azioni? La maggior parte di questi suoni sono campioni audio preregistrati realizzati da talentuosi sound designer.

Questi piccoli frammenti di audio sono disponibili in diverse forme, tra cui i suoni singoli, come un singolo colpo di pistola, o i loop, come il ronzio costante del motore di un'astronave. Tuttavia, quello che forse non sapete è che non tutti i suoni dei videogiochi provengono da campioni preregistrati. Alcuni suoni vengono creati al volo mentre si gioca.

Questo è ciò che chiamiamo audio procedurale, che mi piace considerare come il piccolo compositore personale di un gioco. Grazie ad esso, siamo in grado di creare suoni dinamicamente durante il gioco, senza affidarci a file audio prerenderizzati. Ciò significa che il suono che si sente quando un personaggio calpesta la ghiaia può essere leggermente diverso ogni volta, rendendo il gioco ancora più coinvolgente e realistico.

In questa guida daremo un'occhiata a tutto ciò che c'è da sapere sull'audio procedurale, compresa la sua storia, il suo funzionamento e alcuni esempi interessanti di utilizzo nei giochi moderni.

Quindi, che siate designer del suono in erba o semplicemente curiosi di conoscere la tecnologia che sta dietro ai vostri giochi preferiti, restate con noi! Abbiamo molto da raccontare.

Che cos'è l'audio procedurale?

L'audio procedurale è un aspetto affascinante del sound design dei giochi. L'idea è quella di creare un suono in fase di esecuzione o generato al volo, proprio mentre si gioca, invece di essere pre-registrato e riprodotto.

In parole povere, il sound design procedurale crea effetti sonori basati su comportamenti predeterminati. Pensate a un sistema che sa come generare un suono di passo ogni volta che il personaggio cammina su superfici diverse, senza bisogno di un campione preregistrato per ogni passo. Al contrario, sintetizza il suono in tempo reale, rendendo ogni passo leggermente unico.

Questa tecnica è simile alla generazione procedurale utilizzata in altre parti dei giochi, come l'arte ambientale e la progettazione dei livelli. Così come un gioco può creare una nuova foresta o un nuovo dungeon ogni volta che si gioca, l'audio procedurale crea paesaggi sonori che si ascoltano in base allo stato attuale del gioco e alle interazioni dell'utente.

Utilizzando l'audio procedurale, i sound designer possono creare paesaggi sonori profondamente integrati, che reagiscono alle azioni del giocatore e all'ambiente di gioco in modo coeso e credibile.

Tuttavia, l'uso delle comuni tecniche procedurali di progettazione del suono presenta dei compromessi.

Una sfida importante è la complessità di garantire che i suoni siano di alta qualità e realistici. Creare un audio procedurale convincente può essere tecnicamente più impegnativo rispetto all'uso di campioni preregistrati. Inoltre, può richiedere una maggiore quantità di CPU, che potrebbe influire sulle prestazioni del gioco, soprattutto sui sistemi di fascia bassa.

Storia del sound design procedurale

Agli albori dei videogiochi, il sound design procedurale non era solo una forma d'arte. Era una necessità per il suono. La RAM limitata dei primi sistemi di gioco non era in grado di gestire le richieste di memorizzazione di campioni audio preregistrati, l'alternativa all'audio procedurale. Questo vincolo spingeva gli sviluppatori a generare i suoni in tempo reale durante il gioco.

L'audio in-game è iniziato con l'iconico gioco Pong sul Magnavox Odyssey nel 1972. È interessante notare che il Magnavox Odyssey originale non era dotato di alcun suono. Fu la versione Atari di Pong a passare alla storia incorporando il suono. Atari ha ottenuto questo risultato utilizzando il Television Interface Adapter (TIA), un pezzo di hardware progettato per gestire sia le uscite video che quelle audio.

Il TIA poteva generare onde sonore utilizzando due oscillatori. Manipolando questi oscillatori, la versione Atari di Pong poteva creare un audio semplice ma efficace, segnando il primo caso di sound design procedurale nei giochi.

Nel gioco c'erano tre suoni principali, ciascuno generato proceduralmente:

• Il primo suono è stato il bip quando la palla ha colpito le racchette, dando ai giocatori un feedback audio immediato sui loro colpi.
• Il secondo suono era un suono di pong più profondo quando la palla si scontrava con le pareti, differenziandolo dai colpi di racchetta.
• Il terzo suono era un rumore più acuto per il punteggio, che indicava che era stato fatto un punto.

Sebbene siano basilari per gli standard odierni, questi suoni hanno aggiunto un nuovo livello di coinvolgimento e di feedback che è stato fondamentale per l'esperienza immersiva del gioco.

Naturalmente, con l'evolversi della tecnologia, è aumentata anche la complessità e la qualità dell'audio procedurale.

L'evoluzione dell'audio procedurale

Alla fine degli anni '70, l'audio procedurale iniziò a prendere forma su diverse console di gioco. Tre sistemi notevoli di quest'epoca furono l'Atari 2600, il Fairchild Channel F e il Bally Astrocade. Ognuna di queste console utilizzava l'audio procedurale per migliorare l'esperienza di gioco all'interno dei limiti del proprio hardware.

I progressi degli anni '80 hanno spinto ulteriormente i confini dell'audio dei giochi.

Nel 1983, il Vectrex introdusse un nuovo livello di sintesi audio, mentre Nintendo fece passi da gigante con l'uscita del Nintendo Entertainment System (NES) nel 1985. Il NES utilizzava un sistema audio a cinque canali che supportava una gamma di frequenze più ampia, da 54Hz a 28kHz, e poteva eseguire pitch bend. Giochi iconici come Super Mario Bros. stabilirono un punto di riferimento per l'audio procedurale con suoni memorabili come il "ping" della raccolta delle monete, il suono del "fungo" del power-up e l'effetto "salto".

Nel 1986, il Sega Master System portò un'evoluzione ancora maggiore dell'audio dei giochi. Incorporava sia il campionamento che la sintesi elettronica, utilizzando quattro canali audio (tre per la musica e uno per gli effetti sonori). Il Master System era dotato del chip YM2413 di Yamaha, lo stesso utilizzato nei suoi sintetizzatori professionali, che migliorava notevolmente la qualità e la complessità dei suoni che poteva produrre.

L'evoluzione è proseguita con l'uscita del Sega Mega Drive (Genesis) nel 1988 e del Super Nintendo Entertainment System (SNES) nel 1990. Entrambe le console introdussero funzionalità audio più sofisticate, tra cui campioni di qualità superiore e un maggior numero di canali per creare paesaggi sonori più ricchi.

Tuttavia, è stato solo con l'uscita del Sega Saturn nel 1994 che abbiamo visto un'altra importante pietra miliare nell'evoluzione dell'audio dei giochi. Il Sega Saturn era dotato di un chip audio e di un processore sonoro in grado di supportare fino a 16 canali audio con qualità CD a 44,1 kHz, ponendo le basi per l'audio di alta qualità che ci aspettiamo nei giochi moderni.

Effetti sonori e musica preregistrata

Nel 1994, il mondo dei videogiochi ha vissuto un cambiamento monumentale con l'uscita della PlayStation di Sony. Questa console introdusse un significativo aggiornamento nelle capacità audio, offrendo una frequenza di campionamento di 44,1 kHz e 24 canali di audio stereo. Il chip audio della PlayStation ha cambiato le carte in tavola, consentendo effetti di riverbero e looping.

Grazie alla nuova flessibilità, i compositori e i sound designer possono creare paesaggi audio più complessi e coinvolgenti per arricchire l'esperienza di ogni giocatore.

Prima dell'era PlayStation, la creazione di audio per i giochi richiedeva una profonda conoscenza della programmazione audio e dell'audio procedurale. Chi creava i suoni doveva essere esperto di codifica complessa e di elaborazione del segnale per generare e implementare effetti sonori e musica. Questo rendeva il processo molto laborioso e spesso limitava la creatività di coloro che erano più inclini alla musica ma meno abili tecnicamente.

Per molti versi, la PlayStation ha rivoluzionato questo processo, consentendo di implementare facilmente nei giochi effetti sonori e musica preregistrati. I compositori e i sound designer non dovevano più preoccuparsi delle complessità del suono procedurale. Al contrario, potevano concentrarsi esclusivamente sulla creazione di effetti sonori e musiche di alta qualità, da passare poi agli sviluppatori per l'integrazione nel gioco.

L'audio procedurale è fuori moda?

Nonostante l'ascesa degli effetti sonori e della musica preregistrata, l'audio procedurale è tutt'altro che fuori moda. Molti giochi successivi alla PlayStation continuano a sfruttare i modelli matematici dell'audio procedurale. Diamo un'occhiata ad alcuni dei più popolari.

Giochi moderni che utilizzano l'audio procedurale

Spora

Nell'innovativo gioco Spore del 2008, i programmatori audio Aaron McLeran e Ken Jolly hanno utilizzato tecniche avanzate di audio procedurale per creare un'esperienza uditiva dinamica e coinvolgente.

Hanno utilizzato un adattamento di Pure Data chiamato libpd, una libreria di sintesi audio incorporabile progettata per integrare le potenti capacità di Pure Data in altre applicazioni. Pure Data, per chi non lo sapesse, è un linguaggio di programmazione visuale open-source per il multimedia, molto utilizzato per la creazione di musica e audio interattivi per computer.

Libpd ha permesso al team di generare musica e suoni ambientali in base a variabili che cambiano in continuazione all'interno del gioco. Ad esempio, man mano che i giocatori creavano ed evolvevano le loro creature, i suoni che queste producevano venivano generati in tempo reale, riflettendo le loro caratteristiche e i loro comportamenti unici.

L'uso dell'audio procedurale ha fatto sì che ogni giocatore avesse un'esperienza unica e personale con il gioco.

No Man's Sky

No Man's Sky è un altro esempio di come il sound design procedurale possa creare un mondo di gioco ricco e dinamico. Il team di sviluppo ha dovuto affrontare la sfida unica di creare una colonna sonora che si adattasse all'universo generato proceduralmente del gioco. Poiché la maggior parte delle risorse del gioco, compresi i pianeti, gli ecosistemi e persino le creature, sono generate algoritmicamente, una colonna sonora tradizionale preregistrata non sarebbe stata sufficiente.

Per affrontare questa sfida, il team di Hello Games ha utilizzato il middleware audio di Wwise, in particolare un plugin personalizzato noto come VocAlien. Questo strumento è stato essenziale per sintetizzare le vocalizzazioni delle diverse e uniche creature del gioco. VocAlien genera suoni basati sulle caratteristiche di ogni creatura, come le dimensioni e il tipo, assicurando che ogni suono sia appropriato e unico.

Il sistema audio procedurale del gioco ha inoltre permesso ai creatori di "eseguire" essenzialmente i suoni. Ciò significa che i paesaggi sonori creati non sono registrazioni statiche, ma pezzi dinamici di audio che cambiano in tempo reale in base alle animazioni e ai comportamenti di base delle creature.

Di conseguenza, i suoni che si sentono durante l'esplorazione sono strettamente legati alle azioni su schermo e alle condizioni ambientali.

Elite Dangerous

Elite Dangerous, il mega-gioco online di esplorazione spaziale fantascientifica del 2014, ha fissato un livello elevato per l'audio immersivo nei videogiochi grazie all'uso del sound design procedurale. Gli sviluppatori del gioco hanno utilizzato tecniche procedurali per creare suoni dinamici e adattivi, in particolare per i motori delle astronavi e le interfacce grafiche.

Mini Metro

Mini Metro è un gioco minimalista di simulazione della metropolitana del 2015 che utilizza l'audio procedurale per creare una colonna sonora adattabile e coinvolgente che migliora il gameplay. Gli sviluppatori, Dino Polo Club, hanno voluto integrare la musica procedurale fin dall'inizio, sfruttando i punti di forza delle tecniche procedurali per adattarsi alla natura dinamica del gioco.

Rich Vreeland, il compositore, ha utilizzato un sistema musicale procedurale che risponde alle azioni del giocatore e all'evoluzione della rete metropolitana. Ogni città del gioco ha una propria serie di qualità musicali, come ritmi e scelte armoniche, che cambiano dinamicamente in base a come i giocatori costruiscono e modificano le linee della metropolitana.

Just Cause 4

In Just Cause 4, gli sviluppatori hanno utilizzato il sound design procedurale per l'effetto sonoro "whoosh" generato quando il giocatore supera un veicolo NPC nel traffico. Questo effetto viene creato utilizzando la sintesi runtime del middleware audio FMOD.

Questo effetto sonoro è stato sintetizzato utilizzando una miscela di rumore bianco e marrone. Il rumore bianco contiene la stessa intensità alle diverse frequenze, creando un sibilo coerente, mentre il rumore marrone ha più energia alle frequenze più basse, producendo un suono più profondo e morbido.

Miscelando questi due tipi di rumore in rapporti diversi, il team è stato in grado di variare l'emissione del suono combinato in base a diverse variabili di gioco, come la distanza dai veicoli NPC, la velocità di questi ultimi e la velocità del veicolo del giocatore.

Con questo approccio, gli effetti sonori del motore di gioco hanno potuto adattarsi dinamicamente alle azioni del giocatore e all'ambiente.

Riflessioni finali - Guardare al futuro del sound design procedurale

Il suono procedurale offre un'immensa flessibilità nel gameplay moderno. I sound designer possono creare paesaggi sonori dinamici e adattivi che rispondono alle azioni dei giocatori e ai cambiamenti ambientali in tempo reale, assicurando che l'esperienza di ogni giocatore sia unica e migliorando l'immersione e il coinvolgimento grazie a effetti sonori adattati al contesto specifico del gioco.

Tuttavia, nonostante i vantaggi dell'audio procedurale, l'audio campionato rimane il gold standard per ottenere la massima fedeltà e realismo. I campioni preregistrati catturano i dettagli sfumati e le caratteristiche naturali dei suoni del mondo reale, fornendo un livello di qualità audio ineguagliabile. Perché non programmare alcuni dei milioni di campioni di spade disponibili nelle librerie di campioni invece di sintetizzarne di propri?

In prospettiva, è probabile che le tecniche procedurali continuino a evolversi e ad aumentare i metodi di progettazione sonora tradizionali. Integrando il sound design procedurale con l'audio campionato, i creatori di giochi potranno sfruttare i punti di forza di entrambi gli approcci per ottenere paesaggi sonori più dinamici e realistici.