Dźwięk w grach komputerowych

Fabuła, grafika, grywalność - to cechy gier komputerowych, które w największej mierze decydują o ich powodzeniu. Dźwięk, choć pełni w kreowaniu wirtualnego świata równie ważną rolę, był dotychczas traktowany raczej drugorzędnie. Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej z Wydziału Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji chcą to zmienić. Pracują nad tym, aby to, co usłyszy gracz, było jak najwierniejszym odwzorowaniem rzeczywistości. Obecnie w grach dźwięk bardzo często jest płaski, przykładowo, zmiana pogłosu przy przechodzeniu pomiędzy różnymi pomieszczeniami nie jest odwzorowana naturalnie. W rzeczywistości jest zupełnie inaczej – słyszymy nie tylko bezpośredni dźwięk, ale również jego odbicia od ścian, podłoża czy sufitu, dzięki czemu poruszając się po pomieszczeniu słyszymy zmianę akustyki danej przestrzeni w sposób płynny. Dzięki uczonym z AGH dźwięk w grach komputerowych będzie realny i pełny. Stanie się jednym z elementów wirtualnej przygody.  

 

Projekt badawczy RAYAV (Raytracer Audio i Video) realizowany jest przez konsorcjum Akademii Górniczo-Hutniczej i firmy Teyon w programie INNOTECH Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Teyon zajmuje się częścią graficzną, a  naukowcy z Zespołu Przetwarzania Sygnałów Katedry Elektroniki AGH częścią akustyczną tego projektu. Podzieleni na dwa zespoły – grupę akustyczną i geometryczną - naukowcy pracują nad rozwiązaniem, dzięki któremu można będzie bardziej realistycznie oddawać środowisko akustyczne w grze. Chcą stworzyć silnik dźwięku przestrzennego do gier komputerowych, który będzie oparty o nowatorskie metody modelowania akustyki, całkowicie inne niż stosowane dotychczas.

To, czym się ten silnik ma wyróżniać, to przede wszystkim modelowanie dźwięku za pomocą metod rozchodzenia się wiązek akustycznych w przestrzeni. Naukowcy chcą zasymulować wszystkie odbicia, jakie zachodzą w przestrzeni wirtualnej, wszystkie zagadnienia związane z transmisją dźwięku przez ściany, drzwi, czy inne przeszkody. Uwzględniają również uginanie się fali akustycznej na krawędziach, co ma znacząco poprawić realizm rozchodzenia się dźwięku generowanego przez źródła ukryte za przeszkodami. Naukowcy chcą symulować większość zjawisk akustycznych, jakie występują w otaczającym nas świecie. - Pracujemy nad tym, aby dźwięk zmieniał w sposób ciągły wraz ze zmianą pozycji gracza na scenie. Usłyszymy dźwięk dobiegający bezpośrednio od źródła, ale też ten, który dociera w wyniku serii odbić, transmisji i innych zjawisk fizycznych. Dodatkowo, w celu oddania klimatu akustycznego, charakterystycznego dla danego pomieszczenia, modelujemy zagadnienia związane z późnym pogłosem. Ważne jest, aby ten dźwięk pojawiał się, ale i wygasał w sposób naturalny – mówi mgr inż. Ireneusz Gawlik.

- Praktycznie rzecz biorąc, tego typu rozwiązania nie istnieją na rynku. Dźwięki są ustawiane przez projektanta gry. Najbardziej zaawansowanym technologicznie rozwiązaniem jest to zastosowane w najnowszej wersji gry Battlefield. Jednakże nawet tam nie jest uwzględniany wpływ lokalizacji postaci gracza w danym pomieszczeniu i całe konkretne pomieszczenie jest przetwarzane w ten sam sposób. W naszym silniku na dźwięk ma wpływ model przestrzenny pomieszczenia, położenie źródła dźwięku oraz słuchacza. Co więcej wszystko może się zmieniać dynamicznie w trakcie gry, zależnie od decyzji gracza i postaci niezależnych.  – wyjaśnia kierownik RAYAV dr inż. Bartosz Ziółko.

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. 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 może nie tylko urealnić wirtualny świat i obniżyć koszty produkcji. Może także wnieść całkowicie nową  jakość do gier detektywistycznych i opartych na skradaniu. Powstają już na AGH dwa pierwsze dema gier korzystających z naszego silnika. Wynikami działania projektu są także, poza firmą Teyon, zainteresowani liderzy polskiego przemysłu gier komputerowych Cd Projekt i Techland, z którymi członkowie zespołu prowadzili już rozmowy na temat możliwości zastosowania RAYAVu w ich przyszłych produkcjach – tłumaczy Bartosz Ziółko.  

Mimo że RAYAV to projekt badawczy, nasi naukowcy od początku myślą o jego wdrożeniu do produkcji i skomercjalizowaniu. Projektując system starają się przewidzieć, jakie komputery będą dostępne w najbliższym czasie, jaką będą miały moc obliczeniową, aby firmy, które tworzą gry komputerowe, były zainteresowane wykorzystaniem tego produktu przy tworzeniu gier. – Rozumiemy, że rynek gier komputerowych jest bardzo wymagający i oczekuje tylko najlepszej jakości komponentów. Spodziewamy się, że wraz ze wzrostem mocy obliczeniowej sprzętu również takie zagadnienia jak realistyczne przetwarzanie dźwięku  będzie częściej dostrzegane i realizowane w komercyjnych produkcjach – zauważa mgr inż. Tomasz Pędzimąż.

 

<iframe src="http://www.youtube.com/embed/IFjPIZTXKkQ" frameborder="0" height="293" width="520"></iframe>

 

Potencjalnym zastosowaniem dla wyników projektu jest również wykorzystanie przy projektowaniu akustycznym budynków. Już teraz dostępne są na rynku narzędzia, w których modeluje się wirtualne sale koncertowe, aby sprawdzić sposób rozchodzenia się w nich dźwięku. Użycie komponentów tworzonych w ramach projektu pozwoli na odbycie wirtualnych spacerów po tak projektowanych pomieszczeniach.

Do czerwca 2014 roku, kiedy kończy się projekt, system powinien być gotowy do aplikacji w grach. Już teraz kluczowe elementy tego rozwiązania zostały zgłoszone do ochrony patentowej w USA, Kanadzie i Japonii.

 

Tekst: Ilona Trębacz