Ați observat vreodată cum, atunci când sunteți adânc implicat într-un joc, auziți tot felul de sunete, cum ar fi pași, explozii și zgomote ambientale, toate acestea părând perfect sincronizate cu acțiunile dumneavoastră? Majoritatea acestor sunete sunt mostre audio preînregistrate realizate de designeri de sunet talentați.

De asemenea, aceste mici fragmente de sunet se prezintă sub mai multe forme, printre care sunete unice, cum ar fi o singură împușcătură, sau bucle, cum ar fi zumzetul constant al motorului unei nave spațiale. Totuși, ceea ce poate nu știați este că nu toate sunetele din jocurile video provin din mostre preînregistrate. Unele sunete sunt create din mers, chiar în timp ce jucați jocul.

Aceasta este ceea ce numim sunet procedural, pe care îmi place să îl consider micul compozitor personal al unui joc. Cu ajutorul acestuia, putem crea sunete în mod dinamic în timpul jocului, fără a ne baza pe fișiere audio pre-rendered. Acest lucru înseamnă că sunetul pe care îl auziți atunci când un personaj calcă pe pietriș poate fi ușor diferit de fiecare dată, făcând jocul să pară și mai captivant și mai realist.

În acest ghid, vom arunca o privire la tot ce este de știut despre audio procedural, inclusiv istoria sa, modul în care funcționează și câteva exemple interesante despre modul în care este folosit în jocurile moderne.

Așadar, fie că ești un designer de sunet în devenire sau doar curios cu privire la tehnologia din spatele jocurilor tale preferate, rămâi prin preajmă! Avem multe de discutat.

Ce este audio procedural?

Sunetul procedural este un aspect fascinant al designului sonor al jocurilor. Ideea este de a crea sunete în timpul rulării sau generate din mers, chiar în timp ce jucați jocul, în loc să fie preînregistrate și redate.

În termeni simpli, designul sonor procedural creează efecte sonore bazate pe comportamente predeterminate. Gândiți-vă la el ca la un sistem care știe cum să genereze un sunet de pași de fiecare dată când personajul dvs. pășește pe suprafețe diferite, fără a avea nevoie de un eșantion preînregistrat pentru fiecare pas. În schimb, sintetizează sunetul în timp real, făcând ca fiecare pas să fie ușor unic.

Această tehnică este similară cu generarea procedurală utilizată în alte părți ale jocurilor, cum ar fi arta mediului și designul nivelurilor. La fel cum un joc poate crea o nouă pădure sau un nou aspect al temniței de fiecare dată când joci, sunetul procedural creează peisaje sonore pe care le auzi în funcție de starea curentă a jocului și de interacțiunile tale.

Prin utilizarea sunetului procedural, designerii de sunet pot crea peisaje sonore profund integrate, care reacționează la acțiunile jucătorului și la mediul jocului într-un mod coerent și credibil.

Cu toate acestea, există compromisuri în utilizarea tehnicilor comune de proiectare procedurală a sunetului.

O provocare majoră este complexitatea de a asigura că sunetele sunt de înaltă calitate și realiste. Crearea de sunet procedural convingător poate fi mai solicitantă din punct de vedere tehnic decât utilizarea de mostre preînregistrate. În plus, poate necesita mai mult CPU, ceea ce ar putea avea un impact asupra performanței jocului, în special pe sistemele de gamă inferioară.

O istorie a designului sonor procedural

În primele zile ale jocurilor, designul sonor procedural nu era doar o formă de artă. Era o necesitate pentru sunet. RAM-ul limitat din primele sisteme de jocuri nu putea face față cerințelor de stocare a mostrelor audio preînregistrate, alternativa la sunetul procedural. Această constrângere i-a împins pe dezvoltatori să genereze sunete în timp real, pe măsură ce jocul se desfășura.

Sunetul în joc a început cu jocul iconic Pong pe Magnavox Odyssey în 1972. Interesant este faptul că Magnavox Odyssey original nu era prevăzut cu niciun sunet. Versiunea Atari a jocului Pong a fost cea care a făcut istorie prin încorporarea sunetului. Atari a reușit acest lucru prin utilizarea Adaptorului de interfață pentru televiziune (TIA), o piesă hardware concepută pentru a gestiona atât ieșirile video, cât și audio.

TIA putea genera unde sonore folosind două oscilatoare. Prin manipularea acestor oscilatoare, versiunea Atari a jocului Pong putea crea un sunet simplu, dar eficient, marcând primul exemplu de design sonor procedural în jocuri.

În joc, existau trei sunete principale, fiecare generat procedural:

• Primul sunet a fost semnalul sonor când mingea a lovit paletele, oferind jucătorilor feedback audio imediat cu privire la loviturile lor
• Al doilea sunet a fost un sunet pong mai profund atunci când mingea s-a ciocnit de pereți, diferențiindu-l de loviturile cu paleta.
• Al treilea sunet a fost un sunet mai ascuțit pentru punctaj, semnalând că un punct a fost făcut.

Deși elementare după standardele actuale, aceste sunete au adăugat un nou nivel de implicare și feedback, care a fost crucial pentru experiența captivantă a jocului.

Desigur, pe măsură ce tehnologia a evoluat, a crescut și complexitatea și calitatea sunetului procedural.

Evoluția procedurilor audio

La sfârșitul anilor 1970, sunetul procedural a început să prindă contur pe diferite console de jocuri. Trei sisteme notabile din această epocă au fost Atari 2600, Fairchild Channel F și Bally Astrocade. Fiecare dintre aceste console a utilizat audio procedural pentru a îmbunătăți experiența de joc în cadrul constrângerilor hardware-ului lor.

Progresele din anii 1980 au împins și mai mult limitele audio ale jocurilor.

În 1983, Vectrex a introdus un nou nivel de sinteză audio, în timp ce Nintendo a făcut progrese semnificative cu lansarea Nintendo Entertainment System (NES) în 1985. NES a folosit un sistem audio cu cinci canale care suporta o gamă mai largă de frecvențe de la 54Hz la 28kHz și putea efectua pitch bends. Jocuri emblematice precum Super Mario Bros. au stabilit un punct de referință pentru audio procedural cu sunete memorabile, cum ar fi "ping-ul" de colectare a monedelor, sunetul "ciupercă" de alimentare și efectul "salt".

Până în 1986, Sega Master System a adus o evoluție și mai mare a sunetului jocurilor. Acesta încorpora atât eșantionarea, cât și sinteza electronică, folosind patru canale audio (trei pentru muzică și unul pentru efecte sonore). Master System a fost echipat cu cipul YM2413 de la Yamaha, același cip utilizat în sintetizatoarele lor profesionale, care a îmbunătățit semnificativ calitatea și complexitatea sunetelor pe care le putea produce.

Evoluția a continuat cu lansarea Sega Mega Drive (Genesis) în 1988 și a Super Nintendo Entertainment System (SNES) în 1990. Ambele console au introdus capacități audio mai sofisticate, inclusiv mostre de calitate superioară și mai multe canale pentru peisaje sonore mai bogate.

Cu toate acestea, abia la lansarea Sega Saturn în 1994 am avut ocazia să vedem o altă piatră de hotar majoră în evoluția audio a jocurilor. Acesta conținea un cip de sunet și un procesor de sunet capabil să suporte până la 16 canale audio cu o calitate CD de 44,1 kHz, creând premisele pentru sunetul de înaltă calitate pe care îl așteptăm în jocurile moderne.

Efecte sonore și muzică preînregistrate

În 1994, lumea jocurilor a cunoscut o schimbare monumentală odată cu lansarea PlayStation de la Sony. Această consolă a introdus o îmbunătățire semnificativă a capacităților audio, oferind o rată de eșantionare de 44,1 kHz și 24 de canale audio stereo. Cipul de sunet al PlayStation a schimbat regulile jocului, permițând efecte de reverberație și looping.

Datorită noii flexibilități, compozitorii și designerii de sunet au putut crea peisaje audio mai complexe și mai imersive pentru a îmbogăți experiența fiecărui jucător.

Înainte de era PlayStation, crearea de sunet pentru jocuri necesita o înțelegere profundă a programării audio și a sunetului procedural. Cei care produceau sunetele trebuiau să fie versați în codificarea complexă și procesarea semnalelor pentru a genera și implementa efecte sonore și muzică. Acest lucru a făcut ca procesul să fie foarte laborios și a limitat adesea creativitatea celor care erau mai înclinați spre muzică, dar mai puțin pricepuți din punct de vedere tehnic.

În multe privințe, PlayStation a revoluționat acest proces, permițând ca efectele sonore și muzica preînregistrate să fie implementate cu ușurință în jocuri. Compozitorii și designerii de sunet nu mai trebuiau să se preocupe de complexitatea sunetului procedural. În schimb, aceștia se puteau concentra exclusiv pe crearea de efecte sonore și muzică de înaltă calitate, pe care le transmiteau apoi dezvoltatorilor pentru integrarea în joc.

Este audio procedural demodat?

În ciuda creșterii efectelor sonore și a muzicii preînregistrate, audio procedural este departe de a fi trecut de modă. Multe jocuri post-PlayStation continuă să valorifice modelele matematice ale sunetului procedural. Să aruncăm o privire la unele dintre cele mai populare.

Jocuri moderne care utilizează audio procedural

Spore

În jocul revoluționar Spore din 2008, programatorii audio Aaron McLeran și Ken Jolly au folosit tehnici audio procedurale avansate pentru a crea o experiență auditivă dinamică și captivantă.

Aceștia au folosit o adaptare a Pure Data numită libpd, o bibliotecă de sinteză audio încorporabilă concepută pentru a integra capacitățile puternice ale Pure Data în alte aplicații. Pure Data, pentru cei care nu știu, este un limbaj de programare vizuală open-source pentru multimedia, care este utilizat pe scară largă în crearea de muzică interactivă și audio pe calculator.

Libpd a permis echipei să genereze muzică și sunete ambientale pe baza variabilelor care se schimbă la infinit în cadrul jocului. De exemplu, pe măsură ce jucătorii își creau și evoluau creaturile, sunetele produse de acestea erau generate în timp real, reflectând caracteristicile și comportamentele lor unice.

Această utilizare a sunetului procedural a asigurat că fiecare jucător a avut o experiență unică și personală cu jocul.

No Man's Sky

No Man's Sky este un alt exemplu excelent al modului în care designul sonor procedural poate crea o lume de joc bogată și dinamică. Echipa de dezvoltare s-a confruntat cu provocarea unică de a crea o coloană sonoră care să se poată adapta la universul generat procedural al jocului. Deoarece majoritatea activelor jocului, inclusiv planetele, ecosistemele și chiar creaturile, sunt generate algoritmic, o coloană sonoră tradițională preînregistrată nu ar fi suficientă.

Pentru a face față acestei provocări, echipa de la Hello Games a folosit middleware-ul audio Wwise, în special un plugin personalizat cunoscut sub numele de VocAlien. Acest instrument a fost esențial în sintetizarea vocalizelor pentru creaturile diverse și unice ale jocului. VocAlien generează sunete pe baza caracteristicilor fiecărei creaturi, cum ar fi mărimea și tipul acesteia, asigurându-se că fiecare sunet este adecvat și unic.

Sistemul audio procedural din joc a permis, de asemenea, creatorilor să "execute" sunete. Aceasta înseamnă că peisajele sonore create nu sunt înregistrări statice, ci piese audio dinamice care se schimbă în timp real pe baza animațiilor și comportamentelor de bază ale creaturilor.

Ca urmare, sunetele pe care le auzi în timpul explorării sunt strâns legate de acțiunile de pe ecran și de condițiile de mediu.

Elite Dangerous

Elite Dangerous, jocul online de explorare spațială SF de mare succes din 2014, a stabilit un standard ridicat pentru audio imersiv în jocuri prin utilizarea designului sonor procedural. Dezvoltatorii jocului au folosit tehnici procedurale pentru a crea sunete dinamice și adaptabile, în special pentru motoarele navelor spațiale și interfețele grafice.

Mini Metro

Mini Metro este un joc minimalist de simulare a metroului din 2015 care utilizează audio procedural pentru a crea o coloană sonoră adaptabilă și captivantă care îmbunătățește gameplay-ul. Dezvoltatorii, Dino Polo Club, au urmărit să integreze muzica procedurală de la început, valorificând punctele forte ale tehnicilor procedurale pentru a se potrivi cu natura dinamică a jocului.

Rich Vreeland, compozitorul, a folosit un sistem muzical procedural care răspunde la acțiunile jucătorului și la evoluția sistemului de metrou. Fiecare oraș din joc are propriul set de calități muzicale, cum ar fi ritmurile și alegerile armonice, care se schimbă dinamic în funcție de modul în care jucătorii își construiesc și modifică liniile de metrou.

Just Cause 4

În Just Cause 4, dezvoltatorii au folosit designul sonor procedural pentru efectul sonor whoosh generat atunci când jucătorul trece pe lângă un vehicul NPC în trafic. Acest efect este creat folosind sinteza în timp de execuție din middleware-ul audio FMOD.

Acest efect sonor whoosh a fost sintetizat folosind un amestec de zgomot alb și maro. Zgomotul alb conține intensitate egală la diferite frecvențe, creând un sunet de șuierat consistent, în timp ce zgomotul maro are mai multă energie la frecvențe joase, producând un sunet mai profund și mai moale.

Prin amestecarea acestor două tipuri de zgomot în proporții diferite, echipa a putut să varieze emisia sunetului combinat în funcție de mai multe variabile din joc, cum ar fi distanța până la vehiculele NPC, viteza acestor vehicule și viteza vehiculului jucătorului.

Cu această abordare, efectele sonore din motorul de joc au putut să se adapteze dinamic la acțiunile jucătorului și la mediul înconjurător.

Gânduri finale - Privind spre viitorul designului sonor procedural

Sunetul procedural oferă o flexibilitate imensă în jocul modern. Designerii de sunet pot crea peisaje sonore dinamice și adaptative care răspund în timp real la acțiunile jucătorilor și la schimbările de mediu, asigurându-se că experiența fiecărui jucător este unică, îmbunătățind în același timp imersiunea și implicarea prin furnizarea de efecte sonore adaptate contextului specific al jocului.

Cu toate acestea, în ciuda avantajelor sunetului procedural, sunetul eșantionat rămâne standardul de aur pentru obținerea celei mai înalte fidelități și realism. Eșantioanele preînregistrate captează detaliile nuanțate și caracteristicile naturale ale sunetelor din lumea reală, oferind un nivel de calitate audio de neegalat. De ce să nu programați pur și simplu unele dintre milioanele de mostre de hituri de sabie disponibile în bibliotecile de mostre în loc să le sintetizați pe ale dumneavoastră?

În viitor, tehnicile procedurale vor continua probabil să evolueze și să sporească metodele tradiționale de proiectare a sunetului. Prin integrarea designului sonor procedural cu audio eșantionat, creatorii de jocuri vor putea valorifica punctele forte ale ambelor abordări pentru peisaje sonore mai dinamice și mai realiste.