Звуковые эффекты в видеоиграх: история развития и особенности использования

Развитие звуковых эффектов

Если вы пробовали хоть раз отключить звук в играх, то наверняка замечали, как из-за этого они сразу теряют весомую долю своей привлекательности. Да и эффект погружения в виртуальный мир в таких ситуациях моментально исчезает. Ведь звуковой отклик на действия игрока — одна из важнейших составляющих иммерсивности.

Важность звукового сопровождения разработчики понимали ещё во времена зарождения игровой индустрии. Первые попытки применять звук для улучшения игрового опыта предприняли в семидесятых годах прошлого века.

Яркий пример — классическая игра Pong. Её создатель Аллан Алкорн варьировал высоту тона и продолжительность звукового сигнала, чтобы звуки отскока мяча от стены, удара «ракетки», пропуска и гола звучали по-разному. Так, используя всего лишь три простых звуковых сигнала, он добился уникального отклика на каждое действие игрока.

При этом для самого Аллана подобные действия были в новинку, потому действовал он практически методом тыка.

Создание отдельных звуковых эффектов для какого-то проекта называют звуковым дизайном. Основная задача звукового дизайнера (или саунд-дизайнера) заключается как раз в записи и редактуре звуков. Хороший звук может сделать отличную игру ещё лучше и добавить ей индивидуальности, плохой же способен сильно подпортить впечатления от прохождения.

Саунд-дизайнеры восьмидесятых годов постоянно сталкивались с одной важной проблемой — недостатком памяти. Всё-таки цифровые носители тогда могли вместить в себя очень мало данных.

Например, в стандартном MP3-файле уходит приблизительно один мегабайт на одну минуту аудио. В своё время 16-битная Sega Mega Drive могла работать всего с 4 мегабайтами веса игр. А в более ранней NES игры вообще в среднем занимали от 128 до 384 килобайт. То есть на качественное аудио просто не оставалось места.

Запись реалистичных мелодий и звуков при таких условиях была невозможна, и разработчики консолей это понимали. Поэтому создали особые звуковые чипы, на которых всё аудио генерировалось в реальном времени, а не проигрывалось из заранее записанных сэмплов. Это позволило сэкономить место на физических носителях. В наши дни подобная музыка известна как чиптюн.

В чиптюне все звуки кодируются при помощи математических формул и простейших программных команд, через которые звуковой чип получает информацию о длине звуковой волны и шумовом канале, чтобы воспроизвести конкретный звук. Сами чипы варьировались от способных воспроизводить всего пару простых тонов одновременно до более продвинутых вроде FM-чипов. По сути, создание музыки для старых консолей заключалось в написании отдельной программы, а не в правильной расстановке нот. Но даже так композиторы и саунд-дизайнеры добивались уникального звучания для своих игр.

NES — чип Ricoh RP2A03

В NES для воспроизведения звуков использовали чип Ricoh RP2A03. Он позволял работать с пятью каналами: двумя прямоугольными волнами, одной треугольной волной, одним генератором шума и цифровым образцовым каналом (DPCM). У каждого канала была своя задача:

• С помощью прямоугольных волн регулировали громкость, частоту и скважность звуковых сигналов. За счёт этого получали большую часть звуков.
• Треугольная форма сигнала использовалась в основном для барабанов и баса. Специального управления этим каналом не было, но канал DPCM мог влиять на его конечный выходной звук.
• Генератор шума отвечал за циклические последовательности, изменяя которые можно воздействовать на звук. Также с помощью него создавали «белый шум» для фона.
• DPCM — это своеобразный прототип современного лупера, в основном использовался в более поздних играх.

В интервью композитор Хирокадзу Танака, написавший музыку для культовых серий игр вроде Metroid и Donkey Kong, рассказал об особенностях работы со звуковым чипом NES. Он признался, что на работу со звуком процесс был похож лишь отчасти.

Sega Mega Drive — чип Yamaha YM2612

Sega в своей консоли Mega Drive использовала FM-чип Yamaha YM2612. Он запомнился несколько синтетическим и «жёстким» звучанием, если сравнивать с чипом SPC700 прямого конкурента — SNES. А 16-битная эпоха звуков в целом отличилась активным использованием частотной модуляции.

Частотная модуляция — это форма синтеза звука, при которой для создания новых звуковых эффектов частота модулируется как синусоидальная волна. Это позволяет различным модуляторам и формам сигналов непрерывно взаимодействовать друг с другом, и в результате спектр доступных звуков становится гораздо шире.

YM2612 — интегральная схема звуковых синтезаторов, которая впервые появилась в конце 1980-х годов. Чип обладает шестью независимыми каналами и может генерировать одновременно шесть тонов с уникальными конфигурациями FM-операторов. Операторы — это специальные осцилляторы, которых в данном чипе по четыре на каждый канал.

Операторы подключаются либо к другим операторам, либо к выходу синтезатора. Особая маршрутизация этих соединений называется алгоритмом. Алгоритм, выбранный для FM-оператора, оказывает огромное влияние на итоговый звук.

У YM2612 есть собственный аналоговый стереофонический выход, что выгодно его выделяло в своё время, так как многие другие чипы FM-синтеза тогда требовали использования внешней микросхемы. Также в YM2612 встроили два программируемых таймера и генератор сверхнизкой частоты. С помощью этого чипа Sega Mega Drive, например, выводила полноценный стереозвук, что для конца восьмидесятых стало серьёзным прорывом.

PlayStation — переход на CD и SPU

В середине девяностых игры начали входить в эпоху 3D, а также появилась возможность записывать звуки и музыку для них в студиях. Развитию звукового дизайна в игровой индустрии очень помог релиз в 1994 году первой PlayStation, которую оснастили CD-приводом. С ним композиторы и саунд-дизайнеры смогли помещать на компакт-диски игр композиции, которые по качеству составляли конкуренцию живому звуку.

Первое поколение PlayStation оснастили собственным модулем обработки звука от Sony. Чип SPU поддерживает 24 канала с частотой дискретизации 44.1 кГц, чтобы полноценно работать с CD-аудио. Игры научили автоматически изменять высоту тона своих сэмплов, не обращаясь для этого к дополнительным файлам. Это позволило сэкономить оперативную память SPU, которой было всего 512 килобайт. Тогда же в играх начали появляться первые эффекты для изменения цифрового сигнала вроде реверберации, эха и компрессии.

В итоге на PlayStation вышло множество игр, запомнившихся как раз своим звучанием. Чего стоят только три части Final Fantasy (с седьмой по девятую), которые стали прорывом для жанра ролевых игр. Их отдельно любят за саундтрек от композитора Нобуо Уэмацу, но звуки в играх тоже оказались яркими и самобытными, чего и добивалась команда разработчиков из Square.

PlayStation 2 — чип SPU2

В 2000 году вышла PS2 с новым аудиочипом SPU2, который развивал технологии предшественника. Улучшения включали в себя 2 мегабайта оперативной памяти и 48 доступных каналов, что в два раза больше, чем у SPU. SPU2 состоит из двух звуковых процессоров, называемых CORE0 и CORE1, каждый обрабатывает по 24 канала.

SPU2 унаследовал те же эффекты, что и SPU. Предоставленная память использовалась как «рабочая зона» — там разработчики могли хранить необработанные формы сигналов и выделять дополнительное пространство для применения эффектов.

Также чип научили смешивать все каналы для обеспечения стереовыхода. Одна из интересных особенностей SPU2 — он мог подавать смешанный образец звука в качестве нового входа. Это позволяло соединять его с ещё большим количеством звуков и эффектов.

С тех пор прошло достаточно времени, и технологии записи звука для игр уже ничем не отличаются от создания музыкальных альбомов и саундтреков к фильмам. То есть всё в основном сводится к записи сэмплов, к которым будет регулярно обращаться игра. И так как проблема памяти осталась в прошлом, то и самих звуков можно записать сотни и тысячи на один проект.

Сегодня у нас есть крайне достойные примеры реализации звуковых эффектов. К примеру, для Hellblade: Senua’s Sacrifice разработчики из Ninja Theory записали бинауральный звук, кажущийся объёмным даже в простых стереонаушниках. Это позволило лучше погрузиться в безумие главной героини, которая постоянно слышит несуществующие голоса.

Разница в подходах к звуку

При разработке игры очень важно понимать, какие именно звуки будут звучать в разных местах и условиях, а также с какой целью их стоит добавить. Все звуковые эффекты в играх можно разделить на несколько категорий, и каждая соответствует своей задаче.

Добавление реализма

Тут всё просто: с таким подходом авторы хотят сделать игру реалистичнее через звуки. К примеру, в разных частях серии шутеров Medal of Honor разработчики стремились воссоздать атмосферу настоящих военных конфликтов. Поэтому звуки оружия и транспортных средств пытались сделать максимально соответствующими реальности.

Усиление атмосферы

С помощью звуковых эффектов можно задать отдельным сценам или историям в целом практически любое настроение. Например, в мрачных играх вроде Resident Evil 4 и Doom 3 чаще встречаются приземлённые и «жестокие» звуковые эффекты, которые знакомы всем по фильмам ужасов. А вот платформер Cuphead, стилизованный под классическую американскую анимацию, использует нереалистичные «мультяшные» звуки, чтобы погрузить игрока в атмосферу ожившего мультфильма.

Иногда разработчики не создают атмосферу с нуля, а воспроизводят какое-то реальное место. Так, звукорежиссёры игры о приключениях на Крайнем Севере Never Alone намеренно ездили в заснеженные и почти безлюдные горы, чтобы записать их настоящее звучание. А затем на его основе создали аудиобиблиотеки и использовали их в своих целях.

Подсказки в игре

Большинство игр используют звуки, чтобы предупредить игрока или подсказать ему правильный путь, при этом не говоря ничего напрямую. Например, герой, ищущий в условной RPG водопад, группу врагов или же поезд, сначала приглушённо услышит их. Звуки постепенно будут нарастать, пока наконец-то цель не появится в поле видимости. С помощью такого приёма разработчики ненавязчиво ведут игрока к пункту назначения.

К примеру, так было в Gears 5, когда главные герои оказались у водопада.

Создание обратной связи

Звуковой отклик от любых виртуальных объектов, будь то разрезающий всё как масло нож, трескающиеся дрова в костре или взрывающаяся бензоколонка, дополнительно способствует получению удовольствия от геймплея.

Звуковые эффекты особо важны в гиперказуальных играх, в которых в кадре постоянно мелькают одни и те же объекты с одинаковыми звуками. Так, авторы Fruit Ninja уделили звучанию клинков отдельное внимание, чтобы каждый взмах и разрез был максимально приятным.

Трудности записи

Создать ощущение реальности происходящего в виртуальной среде крайне тяжело. В реальном мире любое действие сопровождается звуком, и даже что-то простое вроде щелчка выключателя света его издаёт. В играх звуковые эффекты часто не только сообщают нам, что произошло какое-то действие, но и дают другие тонкие подсказки. Например, если игрок собирается открыть дверь, то дверная ручка может неестественно заскрипеть, как бы сообщая, что тут пройти пока нельзя.

Только вот добиться подобного скрипа порой довольно трудно. Современное оборудование для аудиозаписи крайне чувствительно к любым шумам, а происхождение и источники некоторых звуков не совсем очевидны. Также иногда у разработчиков нет возможности записать необходимый звук «с натуры». Тогда в ход идут всевозможные ухищрения, приёмы и активное редактирование аудиозаписей.

К примеру, звуки поездки в тоннеле в Need for Speed: Hot Pursuit — результат кропотливой работы саунд-дизайнеров, которые обрабатывали обычный звук движения автомобиля по дороге.

А иногда при создании звуковых эффектов дело доходит до совсем безумных и абсурдных моментов. Так, авторы Mortal Kombat 11 для записи звуков фаталити активно давили, рвали и уничтожали прочими методами овощи. А саунд-дизайнер Black Mesa Джоэл Нильсен вообще попросил «помощи» у своей жены.

Создавая саунд-дизайн для игр, вы можете столкнуться с трудностями не только при записи эффектов, но и при их использовании. Порой разработчики несколько халатно подходят к применению звуковых эффектов. Ошибки такого рода можно разделить на три типа:

• звук дезинформирует игрока;
• звук появляется, не неся никакой существенной информации;
• звук появляется слишком часто.

Взять, к примеру, повторяющиеся звуки вроде сигнала о низком уровне здоровья. Если они будут слишком частыми и громкими, то могут подтолкнуть игрока к безрассудному поведению и нарушить его концентрацию. В итоге звук, который должен был помочь, только помешает прохождению.

Иногда фоновые звуки, которые саунд-дизайнеры создают для усиления иммерсивности, слишком сильно перетягивают на себя внимание и начинают раздражать. Тут важно следить, чтобы каждый звуковой эффект грамотно вписывался в общее звучание локации.

Создание звуков для несуществующих персонажей и мест или правдоподобная имитация привычных нам предметов — процесс крайне сложный. И саунд-дизайнерам необходимо слаженно работать в команде с геймдизайнерами, левел-дизайнерами, сценаристами и аниматорами, чтобы создать библиотеку звуков, которые будут гармонично дополнять остальные элементы игры. Это кропотливый труд, требующий от человека чуткого слуха, экспертизы и большой ответственности.

Как самому создать звуковой дизайн игры

Но не только профессионалы могут создавать звуковые эффекты. Да, не у каждого дома есть дорогостоящие микрофоны и звуковые карты, но в целом получить простой звук может практически каждый. Всего существует три способа создания звукового дизайна для игр.

Первый и самый очевидный — поиск лицензионных стоковых звуков в интернете. Такой метод пользуется огромной популярностью, и в то же время это его существенный минус, ведь чрезмерное использование стоковых звуков лишает игру индивидуальности. Но бывают такие ситуации, когда вы просто не сможете превзойти звук из интернета своим собственным.

Например, вам нужен львиный рык, но записать его явно затруднительно. Тогда просто оплатите лицензию на уже записанный звук и используйте его на своё усмотрение. А некоторые саунд-дизайнеры вообще распространяют свои работы бесплатно — как раз для начинающих разработчиков.

Второй способ создания звуков — использование виртуальных инструментов и синтезаторов. Данный метод подойдёт не каждому, ведь он требует знания основ музыкальной грамоты и понимания, как в принципе формируется звуковой сигнал, чтобы в дальнейшем редактировать его входные и выходные параметры для получения необходимого вам звука.

И третий способ — запись собственных звуков. Им сможет воспользоваться абсолютно каждый, кто обладает смартфоном и помещением, в котором хотя бы один час будет тишина. Ведь простые звуковые эффекты можно создать и в таких домашних условиях.

Подытожим

Саунд-дизайн в игровой индустрии — несколько недооценённая отрасль. Некоторые игроки попросту не задумываются о важности звуковых эффектов, так как основное внимание забирают другие игровые элементы, находящиеся на первых планах.

Но даже начинающему разработчику, который только готовится полноценно податься в геймдев, стоит осознавать важность качественного звукового сопровождения. Ведь именно оно может помочь достучаться до сердец игроков.