發(fā)布時(shí)間:2024-02-26 16:40:01 瀏覽量:305次
在游戲開發(fā)中,音頻常常被忽視,但好的音頻設(shè)計(jì)可以給玩家?guī)?lái)更好的游戲體驗(yàn),為游戲加分。本文將從理論、開發(fā)流程、工具、未來(lái)趨勢(shì)等方面,和大家聊聊游戲音頻設(shè)計(jì)。
1、音頻分類
游戲相關(guān)音頻可以按照功能劃分為兩大類:
游戲音頻和語(yǔ)音聊天雖同為音頻,但在質(zhì)量要求和技術(shù)處理上有很大區(qū)別,本文討論的內(nèi)容為游戲音頻。
根據(jù)游戲音頻的各自特點(diǎn),又可以劃分三大類:音效、語(yǔ)音和音樂(lè):
1)音效Sound Effect:需要區(qū)別音頻效果定義,這里的音效指人工制造和加強(qiáng)的聲音。游戲內(nèi)UI點(diǎn)擊、動(dòng)作反饋的聲音均為音效。其中烘托環(huán)境氣氛的音效又稱為氛圍音效;
2)語(yǔ)音Voice:劇情動(dòng)畫對(duì)白、快捷語(yǔ)音等均屬于語(yǔ)音;
3)音樂(lè)Music:包括主題和背景音樂(lè),以及各種劇情場(chǎng)景音樂(lè)。
2、開發(fā)流程
游戲音頻開發(fā)過(guò)程大致分為五個(gè)階段:
1)音頻制作:制作音頻素材,包含錄音、擬音、配音、數(shù)字合成等音頻制作方式;
2)音頻編輯:利用音頻制作軟件或者數(shù)字音頻工作站(DAW)對(duì)音頻素材進(jìn)行內(nèi)容上的加工編輯;
3)游戲音頻設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)音頻在游戲中播放方式和交互,目前普遍使用游戲音頻中間件提供的音頻編輯器進(jìn)行設(shè)計(jì);
4)游戲音頻集成:開發(fā)實(shí)現(xiàn)游戲音頻播放邏輯。使用游戲音頻中間件,可直接集成其提供的SDK開發(fā),效率高,穩(wěn)定性好;
5)游戲音頻測(cè)試:測(cè)試驗(yàn)證完成的游戲音效配置,播放功能和性能等是否符合設(shè)計(jì)預(yù)期,不符合要求的設(shè)計(jì)或問(wèn)題需要修復(fù)重新驗(yàn)證。[ 游戲音頻開發(fā)流程 ]
3、游戲音頻設(shè)計(jì)
簡(jiǎn)單來(lái)講,游戲音頻設(shè)計(jì)是指利用音頻素材,完成游戲相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計(jì),包括音頻播放內(nèi)容、播放方式、音頻屬性和游戲交互等。
基于音頻播放設(shè)計(jì)
游戲音頻設(shè)計(jì)師提供音頻文件和播放方式,游戲開發(fā)工程師負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)音效播放。
[ 基于音頻播放設(shè)計(jì) ]
這種模式下以游戲開發(fā)工程師為主,游戲音頻設(shè)計(jì)更多注重音頻資源編輯。音頻設(shè)計(jì)可表現(xiàn)的方面不多,音效總數(shù)量級(jí)在百左右。目前主要在H5和微信小游戲中存在。
基于音頻中間件設(shè)計(jì)
游戲音頻設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)音效設(shè)計(jì),游戲開發(fā)工程師負(fù)責(zé)集成音效。
[ 基于音頻中間件設(shè)計(jì) ]
這種模式下以音頻設(shè)計(jì)師為主,游戲音頻設(shè)計(jì)師開始關(guān)注音效設(shè)計(jì)。由于不需要關(guān)心底層技術(shù)實(shí)現(xiàn),音頻設(shè)計(jì)師發(fā)揮余地較大,音效總數(shù)量級(jí)在千或萬(wàn)以上。目前大部分端或手游普遍使用了音頻中間件。
4、游戲音頻中間件
游戲音頻中間件,簡(jiǎn)單來(lái)講即游戲音頻的解決方案。游戲音頻中間件一般包含編輯器和SDK,音頻設(shè)計(jì)師利用編輯器獨(dú)立完成游戲音頻設(shè)計(jì)。游戲開發(fā)工程師集成音頻中間件提供的SDK到游戲客戶端,并完成設(shè)計(jì)好的游戲音頻觸發(fā)和交互,實(shí)現(xiàn)游戲音頻的播放。
游戲音頻中間件包含音頻編輯器和音頻引擎(SDK為其調(diào)用接口)兩部分,大致框架如圖所示:
[ 游戲音頻中間件框架 ]
游戲音頻中間件使得音頻設(shè)計(jì)師獨(dú)立游戲開發(fā),即可完成音頻設(shè)計(jì),其在游戲開發(fā)過(guò)程中主要有以下作用:
1)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì):統(tǒng)一規(guī)范音效設(shè)計(jì)模式,提高游戲音效設(shè)計(jì)效率;2)功能復(fù)用:避免重復(fù)開發(fā),提高游戲音頻開發(fā)效率和穩(wěn)定性;3)跨平臺(tái)支持:抽象各平臺(tái)音頻硬件,支持各平臺(tái)游戲部署。
2、游戲音頻設(shè)計(jì)
狹義的游戲音頻設(shè)計(jì)是指播放內(nèi)容和交互方式的設(shè)計(jì),不包含音頻資源加工。下面介紹游戲音頻設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容。
1、播放方式設(shè)計(jì)
播放方式設(shè)計(jì)是指選擇何種播放方式表現(xiàn)音效。不同音頻中間件提供的播放方式大同小異,下面以Wwise為例介紹常用的幾種播放方式。
循環(huán)播放
適合持續(xù)性重復(fù)播放場(chǎng)景的音效,可設(shè)置循環(huán)次數(shù)和循環(huán)內(nèi)容。循環(huán)播放關(guān)鍵是設(shè)置好過(guò)渡,避免過(guò)渡之間出現(xiàn)卡頓。
隨機(jī)播放
隨機(jī)播放主要目的用于增加音效內(nèi)容豐富感,顯得更真實(shí)自然。假如游戲的其中一個(gè)環(huán)境為洞穴。背景中有水滴聲,來(lái)營(yíng)造洞穴環(huán)境的氛圍。先創(chuàng)建一個(gè)隨機(jī)容器,將所有不同的水滴聲編組。當(dāng)角色位于洞穴中時(shí),持續(xù)播放水滴聲,因此可以將容器的播放模式設(shè)置為 Continuous 并無(wú)限循環(huán)。
順序播放
也稱為序列播放,適合順序播放內(nèi)容。在游戲的某個(gè)環(huán)節(jié),玩家必須按下按鈕才可打開一扇裝有很多解鎖機(jī)制的大鐵門。此時(shí),可以將所有解鎖聲音編組至一個(gè)序列容器。之后可以創(chuàng)建一個(gè)播放列表,按邏輯順序排列這些聲音。將容器的播放模式設(shè)置為 Continuous,這樣在解鎖大門時(shí),便會(huì)連續(xù)播放這些解鎖聲。
混合播放
適合連續(xù)過(guò)渡切換場(chǎng)景的音效,例如黑夜和白天環(huán)境音效過(guò)渡。如圖所示,Rooster Crow為公雞啼叫,用于表現(xiàn)黎明,Cluking and Scratching為咯咯叫聲和啄食聲,用于表現(xiàn)白天。Time_of_Day為控制時(shí)間參數(shù),范圍0~100。進(jìn)入黑夜時(shí),Time_of_Day小于18或者大于78,此時(shí)環(huán)境聲靜音,即黑夜寂靜。當(dāng)進(jìn)入黎明時(shí),Time_of_Day大于18,此時(shí)播放Rooster Crow,能聽(tīng)到公雞啼叫。當(dāng)白天時(shí),Time_Of_Day大于38,此時(shí)播放Clucking and Scratching,能聽(tīng)到咯咯叫聲和啄食。黎明到白天過(guò)程中,Time_Of_Day大于38小于43,此時(shí)Rooster Crow和Cluking and Scratching為交叉混合效果,前者音量降低,后者音量升高。除此之外,上面還增加了整體音量控制,為圖中紅色曲線。Agitation為音量控制參數(shù),用來(lái)表現(xiàn)游戲緊張程度,控制整體環(huán)境音量。Agitation越大,環(huán)境音效整體音量越大,烘托游戲緊張氣氛。
虛擬播放
虛擬播放為不實(shí)際播放音頻,這種播放方式可以實(shí)現(xiàn)音頻暫停和恢復(fù)。Wwise提供虛擬通道設(shè)置來(lái)控制虛擬播放,主要目的是控制性能,當(dāng)播放實(shí)例達(dá)到限制數(shù)量時(shí),進(jìn)行虛擬播放;當(dāng)恢復(fù)時(shí),可以選擇從頭播放,繼續(xù)播放或者播放位置繼續(xù)播放。例如游戲場(chǎng)景內(nèi)出現(xiàn)多臺(tái)載具,載具的引擎聲數(shù)量就會(huì)比較多。對(duì)載具引擎聲設(shè)置虛擬播放,這時(shí)候優(yōu)先播放距離玩家最近的引擎聲,而較遠(yuǎn)處引擎聲暫時(shí)進(jìn)入虛擬通道;當(dāng)其重新靠近玩家時(shí),引擎聲又重新恢復(fù)。
2、交互式音頻設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)音頻設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)游戲音頻的主要功能為操作反饋,即游戲操作到音頻觸發(fā)的單向信息傳遞。交互式音頻設(shè)計(jì)則強(qiáng)調(diào)雙向信息傳遞,體現(xiàn)到游戲內(nèi)即為持續(xù)控制改變游戲音頻。
游戲側(cè)通過(guò)參數(shù)對(duì)游戲音頻進(jìn)行控制,參數(shù)控制類型分為兩類:
1)離散參數(shù):不同材質(zhì)類型,門開關(guān)狀態(tài)等,均屬于離散參數(shù);2)連續(xù)參數(shù):距離遠(yuǎn)近,載具引擎轉(zhuǎn)速變化,均屬于連續(xù)參數(shù);
相對(duì)于音效,交互式音樂(lè)(互動(dòng)音樂(lè))設(shè)計(jì)更普遍。
3、程序音頻設(shè)計(jì)
不同于傳統(tǒng)使用音頻素材的方式進(jìn)行音頻設(shè)計(jì),程序音頻設(shè)計(jì)是指通過(guò)程序方式(如數(shù)字合成器)實(shí)現(xiàn)音頻內(nèi)容生成和播放。程序音頻設(shè)計(jì)依賴音頻設(shè)計(jì)師對(duì)于聲音產(chǎn)生原理的熟練掌握。
程序音頻設(shè)計(jì)不用,或者很少使用音頻素材(部分合成器使用音頻素材采樣),因此整體音頻資源體積較小。并且程序音頻不需要經(jīng)過(guò)解碼,實(shí)時(shí)性要好;但由于音頻內(nèi)容實(shí)時(shí)生成,相較于解碼器需要更多CPU消耗。在真實(shí)性方面也不如使用音頻素材。
4、空間音頻設(shè)計(jì)
音頻空間分類
(1)2D音頻
2D音頻均為聲軌組成,所有音軌根據(jù)各自音量調(diào)整,再進(jìn)行混音后實(shí)現(xiàn)音頻輸出,2D音頻設(shè)計(jì)重點(diǎn)是混音效果設(shè)計(jì)。
(2)3D音頻
3D音頻又稱為空間音頻,音頻在空間具有位置和朝向,3D音頻與Listener相對(duì)位置決定音頻距離和方位。音頻距離通過(guò)衰減來(lái)模擬,音頻方位則通過(guò)空間化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)??臻g音頻設(shè)計(jì)主要是指音頻衰減和方位,以及空間效果設(shè)計(jì)。不同于2D音頻,3D音頻均為單聲道,其重點(diǎn)是空間混音設(shè)計(jì)。
相對(duì)于2D音頻渲染管線,空間音頻渲染管線多了空間化和去空間化(雙耳濾波),如圖所示:[ 空間音頻渲染管線 ]
Listener
Listener為玩家在游戲音頻的聽(tīng)覺(jué)位置,與空間音頻體驗(yàn)密切相關(guān)。Listener常見(jiàn)有以下幾種擺放方式。
(1)Listener擺放到Camera:Listener跟隨Camera,管理比較方便。發(fā)聲位置和Listener有偏移,音頻3D屬性設(shè)置不便利。實(shí)際應(yīng)用中,Listener會(huì)放置在Camera與角色連線位置上,避免因攝像頭運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生明顯聽(tīng)覺(jué)差異;
(2)Listener擺放到控制角色上:發(fā)聲位置和Listener一致,設(shè)置音頻3D屬性方便,缺點(diǎn)是聽(tīng)感不如耳后自然;
(3)Listener擺放到視覺(jué)中心:第一人稱游戲常用擺放方式。
[ Listener擺放位置示意圖 ]
衰減
聲音隨著距離傳播,會(huì)產(chǎn)生能量衰減,技術(shù)上通過(guò)音量衰減和低通濾波LPF效果來(lái)模擬聲音傳播。擴(kuò)散Spread的作用是處理方位在不同距離上產(chǎn)生的聲道能量分布問(wèn)題。
(1)音量衰減:設(shè)置音頻隨距離的衰減音量,用于模擬聲音隨距離傳播能量衰減;
(2)HPF/LPF:設(shè)置音頻隨距離的高通HPF和低通LPF效果強(qiáng)度,聲音隨距離傳播不同頻段能量衰減不同,LPF就是用于模擬遠(yuǎn)距離頻段衰減效果;
(3)擴(kuò)散Spread:控制聲音在虛擬揚(yáng)聲器能量分布比例,Spread越小,聲音方位更準(zhǔn)確,但由于揚(yáng)聲器數(shù)量有限,不同方位聽(tīng)覺(jué)過(guò)渡變化大,容易產(chǎn)生極左極右方位;Spread越大不同方位的聽(tīng)覺(jué)過(guò)度自然,為最大值時(shí),各揚(yáng)聲器能量分布抵消方位效果,沒(méi)有空間方位。
(4)音頻空間化和雙耳渲染,空間效果
音頻空間化是指將音頻轉(zhuǎn)換成空間聲場(chǎng)表示。雙耳渲染實(shí)現(xiàn)了聲場(chǎng)重放,用于支持立體聲音頻輸出。空間音頻除方位和距離感外,還包括空間感,即對(duì)空間的感知,體現(xiàn)為空間混響和阻擋效果。
5、對(duì)象音頻設(shè)計(jì)
隨著空間音頻技術(shù)出現(xiàn),游戲音頻設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)基于聲道音頻概念轉(zhuǎn)變到基于對(duì)象音頻。對(duì)象音頻設(shè)計(jì)概念中,每個(gè)音頻不再只是音軌,而是包含音頻媒體的對(duì)象(在空間音頻設(shè)計(jì)中,每個(gè)發(fā)聲對(duì)象都是音頻對(duì)象,兩者有區(qū)別)。在3D游戲中,游戲場(chǎng)景更豐富,聲音數(shù)量急劇上升。對(duì)象音頻設(shè)計(jì)概念引入,除用于設(shè)置音頻的3D屬性外,最主要作用是控制音頻播放產(chǎn)生的性能開銷。
對(duì)象音頻設(shè)計(jì)中,主要有以下性能相關(guān)的屬性:
3、游戲音頻集成
1、游戲音效資源
游戲音頻中間件導(dǎo)出音效設(shè)計(jì)內(nèi)容為音效資源,音頻引擎加載并解析音效資源,重構(gòu)音頻設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)音效播放。音效資源結(jié)構(gòu)一般為音頻中間件自定義文件格式,其組成內(nèi)容和加載方式如下:
組成內(nèi)容
音效資源包含工程設(shè)置,音效設(shè)置,音效事件和音頻媒體等信息。不同信息或以后綴名或者特殊名來(lái)區(qū)分。以Wwise導(dǎo)出音效資源為例:Wwise導(dǎo)出音效資源后綴名為.bnk,流式音頻媒體后綴名為.wem。其中Init.bnk為特殊資源,包含全局音頻設(shè)置信息。其它.bnk均為包含音效事件和音頻媒體。
加載方式
音頻壓縮比低于圖片,在10:1左右。通常音頻使用的素材為48KHz,16bit,按照1K個(gè)音頻,平均時(shí)長(zhǎng)3s來(lái)計(jì)算,總大小約為27M;當(dāng)音頻數(shù)更多,時(shí)長(zhǎng)更長(zhǎng)時(shí),這個(gè)總量還是比較大,所以音頻內(nèi)存占用是游戲開發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要指標(biāo)。不同音頻中間件的音頻資源加載方式都差不多,主要分為三種:完全加載,即直接加載到內(nèi)存;流式加載,通過(guò)IO方式讀取音頻內(nèi)容;預(yù)加載,介于兩者之間,部分直接加載到內(nèi)存,剩余部分通過(guò)IO方式讀取。
2、游戲音頻引擎
典型游戲音頻引擎整體框架如圖所示。主要功能包括音頻事件處理、資源加載解析、音頻對(duì)象管理、音頻渲染管線、解碼和效果插件管理,以及底層基礎(chǔ)支持,例如IO,內(nèi)存和線程管理等。[ 音頻引擎整體框架 ]
3、游戲音頻測(cè)試
游戲音頻測(cè)試的主要內(nèi)容包含以下:
除性能測(cè)試可以利用音頻中間件提供的Profile功能完成外,其它游戲音頻測(cè)試基本只能靠主觀測(cè)試完成。另外關(guān)于游戲音頻效果的評(píng)價(jià)方面,目前仍然缺乏有效方法。
4、游戲音頻中間件
1、音頻編輯器
不同音頻中間件在音效編輯方式上有所不同,主要有以下幾類:
1)基于時(shí)間線:類似DAW,編輯上保留了時(shí)間線概念,直接對(duì)音軌操作,可以進(jìn)行多軌音頻設(shè)計(jì),直接拖拽音頻進(jìn)行編輯。具體以FMOD和CriWare為代表,其操作主界面分別如圖所示:
[ FMOD編輯器主界面 ]
[ Criware編輯器主界面 ]
2)基于屬性編輯:對(duì)音頻播放類型分類,不同播放類型屬性設(shè)置不同,通過(guò)編輯屬性完成設(shè)計(jì)。操作簡(jiǎn)單,上手較快,主要以Wwise為代表。Wwise拋棄了時(shí)間軸,直接通過(guò)屬性設(shè)置完成操作,并且支持批量編輯,其主操作界面如圖所示:
[ Wwise編輯器主界面 ]
3)基于圖形操作:以Miles為代表,主要音頻渲染過(guò)程以圖形方式呈現(xiàn),通過(guò)修改圖形來(lái)完成音效設(shè)計(jì),Miles主操作如圖所示:
[ Miles編輯器主界面 ]
DAW功能是內(nèi)容編輯,影視節(jié)目和音樂(lè)制作內(nèi)容都是依照時(shí)間進(jìn)行,所以基于時(shí)間線的多軌音頻編輯很普遍;但游戲音頻設(shè)計(jì)階段(除互動(dòng)音樂(lè)外),主要內(nèi)容是音效播放方式和交互設(shè)計(jì),沿用時(shí)間線設(shè)計(jì)雖然直觀,但不符合游戲音頻隨機(jī)性的特點(diǎn),并且容易引導(dǎo)音頻設(shè)計(jì)師使用多層音頻疊加設(shè)計(jì)音效,產(chǎn)生嚴(yán)重性能問(wèn)題。
2、支持特性比較
音頻中間件包括Wwise、FMOD、 Unreal Steam Audio、Miles、Fabric、Elias、Pure Data、Criware、GameCoda、RenderWare Audio等。其中部分中間件支持特性如下表所示。
3、游戲主機(jī)音頻
游戲主機(jī)音頻從最初8-bit支持,在隨著功能和復(fù)雜度不斷增加,目前已經(jīng)可以達(dá)到影院級(jí)效果。其主要原因在于,游戲主機(jī)對(duì)于音頻的硬件技術(shù)支持一直走在最前沿。以下為幾款主機(jī)平臺(tái)的音頻硬件支持列表:
主機(jī)平臺(tái)都有獨(dú)立的音頻處理單元,支持多路音頻解碼通道和音頻特效處理,環(huán)繞聲音頻輸出。最新的PS4使用了基于AMD True Audio技術(shù)APU(Audio Process Unit)。Xbox Series X則可能支持Dobly Atoms對(duì)象音頻技術(shù)。這些新技術(shù)支持,使得主機(jī)平臺(tái)在空間音頻和空間效果實(shí)現(xiàn)上更加應(yīng)對(duì)自如。
5、游戲音頻趨勢(shì)
1、設(shè)計(jì)流程標(biāo)準(zhǔn)化
不同音頻中間件在音頻設(shè)計(jì)上的差異會(huì)逐漸縮小,設(shè)計(jì)流程趨向標(biāo)準(zhǔn)化,進(jìn)一步提升游戲音頻設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。
2、空間效果真實(shí)化
空間音頻技術(shù)在游戲中應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛,空間效果也會(huì)隨著音頻硬件支持和推廣進(jìn)一步提升,給玩家?guī)?lái)更真實(shí)的游戲體驗(yàn)。
3、內(nèi)容交互智能化
程序化音頻和AI音頻等技術(shù)在游戲音頻領(lǐng)域的深入發(fā)展和應(yīng)用,會(huì)增加游戲音頻內(nèi)容生產(chǎn)的豐富程度,并且朝智能化方向邁進(jìn)。
4、用戶體驗(yàn)個(gè)性化
玩家對(duì)于游戲音頻質(zhì)量追求日益提升,已經(jīng)可以從移動(dòng)端技術(shù)升級(jí)初見(jiàn)端倪。從單揚(yáng)聲器播放到立體聲播放,再到音效平臺(tái)設(shè)計(jì),這些都在為用戶體驗(yàn)個(gè)性化做準(zhǔn)備。
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