23

Dźwiękowa rewolucja w grach? Kraków walczy o nową jakość!

Skulony chowasz się za grubym dębowym blatem przewróconego w pośpiechu stołu. Słyszysz, jak wystrzeliwane z kałasznikowa kule wbijają się w drewno lub bzyczą Ci koło uszu, uderzając w betonową ścianę za Twoimi plecami i niebezpiecznie rykoszetując. Twój wróg czai się za rogiem ciasnego korytarza, strzelając do Ciebie na ślepo. Nagle dostrzegasz swoją szansę – ściany […]

Skulony chowasz się za grubym dębowym blatem przewróconego w pośpiechu stołu. Słyszysz, jak wystrzeliwane z kałasznikowa kule wbijają się w drewno lub bzyczą Ci koło uszu, uderzając w betonową ścianę za Twoimi plecami i niebezpiecznie rykoszetując. Twój wróg czai się za rogiem ciasnego korytarza, strzelając do Ciebie na ślepo. Nagle dostrzegasz swoją szansę – ściany po tamtej stronie zrobione są z cienkich gipsowych płyt. Sięgasz po pistolet, strzelasz i słyszysz, jak Twój przeciwnik z jękiem osuwa się na ziemię… Witaj w grze komputerowej. Dlaczego wygrałeś tę potyczkę? Dzięki fizyce otaczającego Cię świata. A gdyby tak…

No właśnie, a gdyby tak sięgnąć dalej i nakazać silnikowi gry zarządzanie… dźwiękiem? Coraz częściej bowiem gracze stwierdzają, że oprawa audio nie jest już w elektronicznej rozrywce sprawą wtórną. Wystarczy przypomnieć, że już gry na Playstation 2 miewały dźwięk rozparcelowany na system 5.1 (czyli pięć głośników plus subwoofer).

Sęk w tym, źe dźwięki to wcześniej nagrane pliki audio, które są niezmienne. Można ewentualnie podpiąć je pod algorytm, który określi, na ile mają być głośne – zaleznie od tego, jak daleko od nas znajduje się ich źródło. Zacny sposób, ale jednak dziś to już trochę za mało – szczególnie, że pod strzechy wchodzą już naprawdę dobre słuchawki w systemie 5.1.

Naprzeciw pędzącej technologii i zwiększającym się potrzebom użytkowników wyszli właśnie rodzimi naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie – mieście, które z polską branżą gier komputerowych związane jest silnie i zdrowo. Pracują bowiem nad systemem, któy pozwoli emitować dźwięki odpowiednio modulowane w zależności od wirtualnej przestrzeni w grze.

Twórcy gier zwykle stawiają na grafikę, a dźwięk jest tylko jej dopełnieniem. My chcemy, by również dźwięk i sposób, w jaki on się rozchodzi, były dla gracza źródłem informacji. (źródło)

Inicjatywa nosi nazwę RAYAV (Raytracer Audio i Video) i jest projektem badawczym konsorcjum firmy Teyon i AGH. Efektem badań i prac ma być hybrydowy renderer obrazu i dźwięku na potrzeby gier komputerowych. Część audiofoniczna tworzona jest w Zespole Przetwarzania Sygnałów Katedry Elektroniki AGH. Całość realizowana jest w ramach programu Innotech Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Co da nam ten projekt? Jeszcze większą możliwość immersji, bowiem dźwięk również wpływa na poziom realizmu gry. Fale audio inaczej rozchodzą się na otwartej przestrzeni, inaczej w wąskim korytarzu. Głosy osób rozmawiających za drzwiami brzmią inaczej, ale gdy nagle wejdziemy do pomieszczenia, powinniśmy rozmówców usłyszeć wyraźniej. Przykłady takie można mnożyć bez końca. Najważniejsze jest to, iż nie mamy do czynienie jedynie z gadżetem, ale z poważnym narzędziem, które pozwoli graczom orientować się w wirtualnym otoczeniu na podstawie dźwięku!

„To projekt naukowy, ale nastawiony na wdrożenie – mówi Bartosz Ziółko. – Chodzi o to, by zautomatyzować część związanej z dźwiękiem pracy przy produkcji gier komputerowych. Teraz projektant dźwięku musi bardzo wiele efektów modyfikujących dźwięki ustawiać ręcznie na planszy gry i ustalać moment ich uruchomienia. Nasze rozwiązanie wprowadzi system obliczeniowy, który będzie modyfikował dźwięk w zależności od tego, jak daleko się jest od jego źródła, czy jak rozchodzi się dźwięk w pomieszczeniu. To byłoby obliczane na bieżąco, w trakcie gry. Chodzi o bardziej realistyczne oddanie przestrzeni” – mówi. Taki system sprawiłby, że raz nagrany głos mógłby być odtworzony w dowolnym pomieszczeniu w grze i za każdym razem będzie się rozchodził w sposób odpowiedni dla danego otoczenia. (źródło)

Projekt podzielony jest na cztery grupy zadaniowe.

Geometria

To działka prac nad symulacją propagacji dźwięku. Tutaj naukowcy stoją przed wyzwaniem zbalansowania dokładności symulacji a jej szybkości.

Efekty

To działka odpowiedzialna za analizę i implementację zjawisk akustycznych w realnej przestrzeni.

Synteza

Próba zebrania wszystkich informacji w jedną całość. Dźwięki, które słyszymy, przebywają różne odległości (co wynika z geometrii) i mają różną charakterystykę. Dopiero zebranie wszyskich danych umożliwi wygenerowanie dźwięku zgodnego z pełnym obrazem akustyki w danym punkcie przestrzeni.

Muzycy

Tutaj realizowane są nagrania, tworzona baza dźwiękowa i przeprowadzane badania percepcji akustyki.

Soundtracing pozwoli na precyzyjną i wydajną obróbkę dźwięku na architekturach wielordzeniowych uwzględniającą rzeczywiste odbicia od ścian, tłumienia na przeszkodach, obliczanie precyzyjnego echa i generowanie wielu źródeł dźwięku w sposób automatyczny. (źródło)

Przykład modelowania wiązki dźwięku w pomieszczeniu

Udźwiękowienie oferowane przez projekt RAYAV opiera się na alternatywnej metodzie udźwiękowienia scen. Obecnie, ze względów wydajnościowych, najczęściej używane metody zakładają ręczną lub półautomatyczną modyfikację nagrań w celu dopasowania do warunków sceny. Polega ona na filtrowaniu dźwięku parametrami przypisanymi określonej kategorii pomieszczeń: np duża hala, korytarz, itp. W przypadku projektu RAYAV koncepcja polega na zbudowaniu modelu sceny akustycznej, w sposób zbliżony do budowy sceny graficznej. Parametry dla dźwięków na danej scenie są przeliczane na bieżąco poprzez rekonstrukcję trasy dźwięku (w oparciu o odbicia, załamania, przejścia) w określonej dynamicznej scenerii (zarówno zmiana geometrii sceny, jak również zmiana pozycji i parametrów źródeł dźwięku). Te spośród dźwięków, które dochodzą do odbiorcy są łączone i odgrywane. Program w sposobie działania zbliżony jest więc do narzędzi takich jak CATT Acoustics, przy czym obliczenia wykonywane są w czasie rzeczywistym. (źródło)

Jak potoczą się komercyjne losy projektu, dziś jeszcze nie wiemy. Na pewno jednak badania AGH i oparte na nich prace mogą przyczynić się do zwiększenia realizmu w grach. Czy system będzie na tyle dobry, by podbić światowy game developement? Za to trzymam kciuki!