電子游戲中的沉浸式音頻設(shè)計

張晶

摘要：在當今游戲開發(fā)與設(shè)計行業(yè)中，“沉浸”指標已經(jīng)成為衡量一個游戲成功與否的重要參數(shù)。在此基礎(chǔ)之上，沉浸式音頻（Inmmr sive Audio）的概念應(yīng)運而生，其技術(shù)也被廣泛運用于各類3D及VR游戲。因此，本文結(jié)合實例，探討了在電子游戲開發(fā)中如何利用各種音頻處理和交互技術(shù)，使聲音適應(yīng)于所需要呈現(xiàn)的游戲畫面與世界觀并盡可能的豐富玩家的游戲體驗。

關(guān)鍵詞：沉浸式;音頻設(shè)計;游戲開發(fā)

中圖分類號：TN912.2 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2019）05-0046-02

一、引言

如何設(shè)計沉浸式的游戲世界，讓玩家完全融入到虛擬的故事情節(jié)中，是每一個游戲設(shè)計者需要重視的問題。Lindly曾提出，沉浸感取決于玩家在游戲中所獲得的現(xiàn)場感、幻想感、成就感，而這些感官與心理上的刺激又建立在多媒體資源問的高度契合之上。

受限于早期游戲主機機能限制，游戲開發(fā)者們很難將畫面、聲音、故事三者做到完美的統(tǒng)一與發(fā)展。例如在復(fù)古的RPG游戲中，場景大多是固定烘焙的，游戲進程通常是線性且不可逆的，游戲的邏輯也很少有生態(tài)循環(huán)和自我發(fā)展。因此，早期的音頻設(shè)計也通常以靜態(tài)為主。

隨著科技的進步，不斷更新?lián)Q代的游戲主機賦予了電子游戲愈來愈多的可能性：更高的硬件機能和圖形處理能力使得開發(fā)者和藝術(shù)家們能夠更好的表現(xiàn)出他們腦海中的“烏托邦”。同時，畫質(zhì)的不斷提升使靜態(tài)音頻貼片不再符合時代的需要，游戲音頻技術(shù)也必然向高互動與實時處理的方向進行發(fā)展。本著這樣的考慮，筆者在下文討論次世代游戲開發(fā)中沉浸式音頻設(shè)計的要素。

二、聲音的交互

聲音的交互是增強玩家游戲體驗的一個重要途徑。一個恰如其分的聲音反饋可以良好的烘托游戲氣氛，為玩家提供隱性線索與心理暗示。

從經(jīng)典游戲超級馬里奧的音頻設(shè)計變化即可以看出交互技術(shù)的應(yīng)用以及變革方向。在最早的Fc版本中，玩家在撞擊障礙物、敵人和道具的時候會觸發(fā)不同的音效。然而，游戲中每個關(guān)卡音樂都是采用固定的LOOP播放，音效也是簡單的觸發(fā)機制。在2009年發(fā)售的WII版超級馬里奧中，游戲中的聲音除了與簡單操作掛鉤，更與游戲環(huán)境和玩家狀態(tài)產(chǎn)生直接聯(lián)系以增加玩家的“現(xiàn)實感”。例如在使用螺旋槳飛翔時，可以明顯感覺到背景音樂的低頻衰減和風聲的加強—將玩家的高度變量與低通濾波器（LFO）和風聲的電平相鏈接，來簡單的模擬出在對應(yīng)環(huán)境中的聽覺變化。8年后，在Ns版超級馬里奧奧德塞中，音頻與游戲的進程聯(lián)系的更加緊密了：同一個場景中，當玩家進入不同的區(qū)域時，不同的BGM會以淡入淡出的方式切換，使得音樂與場景的變化保持一致;同時，游戲內(nèi)各種音效也更加側(cè)重于聲場及3D位置的設(shè)計，使玩家在脫離視角時仍能精準的感受到聲音的提不。

例如，當炮彈從視角外飛射而來，玩家能夠通過聽覺感知其方位從而進行成功的躲避。假如這個炮彈被玩家身旁邊的障礙物所阻擋，這個炮彈身上搭載的音效會使用一個截止頻率變化的高通濾波器（HLF）來模擬聲音通過障礙物發(fā)生衍射的物理現(xiàn)象。更有意思的是，在進入不同的地理環(huán)境時或視角時，BGM還會加入不同預(yù)設(shè)的混響效果以對聲學環(huán)境進行模擬。

在xR游戲技術(shù)飛速發(fā)展的今天，聲音的交互處理顯得更加重要。在VR全息角度下，玩家視區(qū)盲點更大，而這些盲點只能通過體感、震動或者聲音反饋來給予其提示。由于聲音的可塑性更高，沉浸式音頻設(shè)計更能為玩家提供“幻想感”。如今，主流虛擬現(xiàn)實游戲及開發(fā)引擎（如Unity 3D和Unread均使用EQ調(diào)頻、多普勒效應(yīng)、混響、3D音頻等多種手段來對各種物理現(xiàn)象及HRTF原理進行模擬，并給予玩家以更為逼真的感受。

三、音響的實時處理

在沉浸式音頻設(shè)計中，另一個要素——音響的實時處理（Procedural Audio）重點針對和解決的是聲音人性化與空間消耗兩個問題。

在早期的電子游戲中，靜態(tài)的音頻貼片會反復(fù)的出現(xiàn)在游戲進程當中。尤其是在游戲內(nèi)容精簡的解謎類或休閑類游戲中，數(shù)以千計的反復(fù)播放勢必造成玩家的聽覺疲勞并降低玩家的游戲體驗。基于這樣的考慮，很多之后的游戲會運用多個變形處理的音頻集合應(yīng)對一個動作，或是循環(huán)播放，或是隨機播放。這樣的技術(shù)被廣泛運用于FPS游戲中的射擊聲、RPG游戲中的腳步聲等等。然而，這樣處理的弊端在于存儲空間的雙倍乃至多倍開銷。

對于這個問題，一個重要的解決方式就是對短持續(xù)時間的音效進行動態(tài)實時的處理，使玩家在緩解對重復(fù)性音效的疲勞感的同時，又保證容量的精簡。如今，大部分主流游戲編程語言，如Java、c++、c#等，都已搭載DSP模塊，可方便的供游戲開發(fā)者調(diào)用以實現(xiàn)動態(tài)處理。很多休閑類游戲，如寶石迷情等，都使用玩家的連擊變量來控制音效的頻率：隨著連擊數(shù)的增加，音效的音高與電平都會產(chǎn)生相應(yīng)變化。這樣一來，玩家的“成就感”就能在音效動態(tài)處理的基礎(chǔ)上得以提升。在專業(yè)的游戲音頻引擎（如Fmod和Wwise）里，聲音設(shè)計師還可以在多軌工作站里調(diào)制更豐富的音色庫、使用更多的實時處理方式（粒子合成、減法合成等）。通過與各個游戲參數(shù)進行復(fù)雜匹配，音響的實時變化能夠更精準的表達出游戲環(huán)境和玩家情緒的變化。不僅如此，許多AAA級大作還在音頻集合的概念上輔以實時處理的技術(shù)，使腳步、槍聲等高頻觸發(fā)音效更為人性化。

四、結(jié)語

沉浸式音頻設(shè)計為次世代游戲帶來臻于完美的聲音體驗。通過聲音的輔助，玩家與虛擬角色之間的距離進一步被拉近，且玩家能更容易通過與聲音的共鳴產(chǎn)生對游戲世界的共情。

盡管如此，沉浸式音頻設(shè)計還是為開發(fā)者帶來了一些新的困難與挑戰(zhàn)。例如聲場、音量、頻率等參數(shù)的隨機化處理勢必會使得聲音系統(tǒng)占用的資源加大且造成混音難度的直線上升。所幸的是，F(xiàn)mod與Wwise中已經(jīng)引入音頻工作站的框架，使系統(tǒng)的動態(tài)縮混變得尤為方便。同時，各個音頻素材的播放還能設(shè)置優(yōu)先級。這樣，在控制整體音量的同時，指定音效能在需要之時“遮蔽”其他次要音效，以保證游戲整體的統(tǒng)一變化。