Этапы развития звука в компьютерных играх

Петр Советов, 2014

Этап 1. Первые игры со звуком

Ранняя история компьютерной музыки

Знаменитый компьютерный ученый Алан Кэй (Alan Kay) однажды задал на веб-ресурсе Stack Overflow следующий провокационный вопрос: "Какие важные изобретения в области компьютеров, сделанные уже после 1980-го года, вы знаете?". Это был намек на то, что, возможно, изобретений таковых практически не имеется, все, в той или иной форме, уже было придумано давным-давно. Разумеется, это весьма спорное утверждение, однако, любопытно проверить его в частном случае, в отношении компьютерных технологий в области звука. Речь будет идти о достижениях, значимых с точки зрения будущего использования в компьютерных играх.

В далеком 1951-м году, в Австралии, компьютер CSIRAC воспроизвел несколько простых популярных мелодий. Встроенный динамик данного компьютера не предназначался для музыки, а служил вполне прозаическим целям: для сигнализации о различных системных событиях. Однако, усилиями энтузиастов, CSIRAC генерировал в реальном времени тот самый однобитный звук, который впоследствии будет хорошо знаком обладателям домашних компьютеров со встроенным динамиком.

В 50-х годах появилось несколько проектов на тему алгоритмической музыки. Так, в 1959-м году советский ученый Р.Х. Зарипов на компьютере "Урал" создавал "уральские напевы" -- мелодии, которые автоматически генерировались в согласии с законами музыкальной теории. Для чего нужна алгоритмическая музыка? Игрокам хорошо известно, что такое процедурный подход: порождение несчислимых и разнообразных персонажей, планет, галактик и прочего. Аналогичный подход может касаться и музыки, но для этого требуется, чтобы она была не заранее подготовлена, а постоянно менялась, реагируя на различные игровые ситуации, то есть порождалась бы с помощью алгоритмов.

На протяжении 50-х и 60-х развивался аудиоязык MUSIC Макса Мэтьюса (Max Mathews), созданный в лабораториях Белла. Это был прообраз современных Csound, Max/MSP и Reaktor. В MUSIC реализованы аддитивный синтез, проигрывание сэмплов, цифровая фильтрация и другие методы, которые в будущем широко использовались и при озвучивании игр. Процесс создания музыки на данном аудиоязыке состоял из двух частей.

• "Оркестр". Написание алгоритмов синтеза из элементарных блоков, между которыми устанавливались связи и задавались параметры.
• "Партитура". Перечисление звуковых событий во времени.

Подобное разделение на "оркестр" и "партитуру" в будущем имело место в, так называемых, звуковых драйверах игр, которые создавали музыканты и программисты для 8-битных компьютеров. Стоит отметить также, что процесс создания музыки в MUSIC происходил в пакетном режиме: вначале компиляция кода и генерирование звуковых сэмплов на магнитной ленте, а затем, на другом компьютере, перевод полученных сэмплов в аналоговую форму. Остается только добавить, что один из этих компьютеров мог в те времена находиться в Нью-Йорке, а другой -- в Нью-Джерси.

В начале 60-х, все в тех же лабораториях Белла, был разработан вариант синтеза на основе моделирования физических процессов -- это самое широкое и перспективное направление в области синтеза звука и по сей день. Была создана компьютерная модель вокального тракта с синтезом речи (авторы: John L. Kelly и Carol C. Lochbaum).

Синтез речи, пожалуй, не слишком популярен в компьютерных играх, но, тем не менее, некоторые примеры его игрового использования будут приведены далее. Что же касается других возможных примеров "физического" подхода к звуку в компьютерных играх, то речь может идти о моделировании звуков дождя, грома, камнепада, шума работающего двигателя и так далее. Здесь подразумевается, что будут использованы не заранее записанные сэмплы, а параметрические модели, реализации которых пока редко встречаются даже в самых современных играх.

Год 1967-й. Джон Чоунинг (John Chowning) из Стэнфордского университета изобретает FM-синтез, реализованный позже во множестве звуковых чипов и звуковых карт, в игровых автоматах, приставках и домашних компьютерах. Этот же талантливый изобретатель еще в 1964-м экспериментировал с алгоритмами локализации звука, то есть с 3d звуком. Различные реализации данного подхода в играх появились относительно недавно, но возможность определения местоположения источника в трехмерном пространстве даже с закрытыми глазами трудно переоценить для современного игрока.

В 1976-м году увидел свет цифровой студийный прибор EMT 250, совместная разработка немецких и американских инженеров, который включал в себя реверберацию и другие пространственные эффекты.

Гулкая пещера, храм, пустой ангар -- характерная акустическая окраска того или иного виртуального помещения несомненно добавляет реалистичности переживаниям игрока.

1971-1979