音频动态范围校准系统

游戏音频 / Wwise 技巧和工具

Audio Dynamic Range Calibration System(音频动态范围校准系统)主要目的是要改善玩家在电子游戏中对于动态范围选项的使用方式。这些选项在近年来发展迅速,尤其是在 3A 级大作中。然而,动态范围选项常常不好理解,也容易用错,因为音频动态范围对于不熟悉它的人来说是一种很晦涩的概念。有些工作室,比如 BioWare,已经找到了一些方法来帮助玩家正确地使用动态范围选项。但是,我们还是需要做很多工作来保证大部分玩家能够体验最适合他们自己、他们的声音系统和环境的动态范围。此外,由于玩家喜欢在同一个平台上玩多种游戏,所以动态范围值最好能在不同游戏中保持一致,这样的话玩家就不用每玩一个游戏就要调一次设置。

动态范围选项的需求

如果所有的玩家都是些音频达人,玩游戏用的都是高端声音系统,所处的都是完美的聆听环境,那我们很可能在游戏中就见不到这个选项了,而且游戏的动态范围很可能会非常宽,就像影院里一样,大家都能享受超凡的音频体验,我们的耳朵和大脑都不用挣扎于声音过大或者(动态)压缩过度。

但是,大部分玩家都没有高端声音系统或者很好的聆听环境。而且,玩家是不是音响发烧友、懂不懂声音、在不在意声音,会在很大程度上影响到他们玩游戏时的音量,以及他们喜好的动态范围。

比如说,如果某人玩游戏用的是笔记本电脑的扬声器,动态范围太宽的话就非常不方便:

– 由于他们声音系统的输出增益有限,游戏的全局音量可能过低。
– 动态范围的宽度会导致安静的声音过于安静,以至于听不到。

相反,动态范围过窄的话,拥有高端声音系统和安静环境的玩家会感觉非常沮丧。

因此,在过去大概五年内,我们看到一些游戏都有了动态范围选项,这相比没有任何设置来说确实好多了。有时,动态范围选项是“隐藏”起来并被包含在其他音频设置中的,如“输出”或“扬声器类型”。

最近游戏的动态范围选项范例:

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The Last Of Us(美国末日):最大,宽,中等,窄,午夜

GTA V(侠盗猎车手5):耳机,电视扬声器,立体声扬声器,环绕扬声器

Mass Effects(质量效应):低,高

Uncharted 2(神秘海域2):窄,正常,,默认,宽,最大

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Battlefield 4(战地4):战争录像带,耳机,电视,Hi-Fi,家庭影院

Gran Turismo 5(GT赛车5):客厅,小影院,大影院

Dragon Age : Inquisition(龙腾世纪:审判)

夜间,耳机,电视,家庭影院
 
 

 

让玩家选择的难题

所以每年都有越来越多的游戏有了动态范围选项。问题不是解决了吗?

未必。由于大部分玩家都不太了解音频或音频校准,他们通常不知道怎样选择最好的选项,而且大部分会保持默认值(或根本不会打开音频设置菜单)。有些会像是选择最高屏幕分辨率或抗锯齿选项一样,选择最高的动态范围(尤其是习惯PC游戏的玩家),而其他玩家会在线搜索并提问社区怎样才是最好的动态范围设置。你可以在www.gamefaqs.com, battlelog.battlefield.com,和www.reddit.com看到些例子。

正如我们所见,如果我们让玩家在没有任何指导的情况下去选择动态范围,他们可能不知道如何选择最适合自身、声音系统和环境的选项。

目前的解决方案

有些游戏提出了一些避免玩家选错动态范围选项的方法。据我所知,有两种方式可以做到这点。

1 – 把动态范围包括在“音频输出”或“扬声器种类”选项里

2.png 5.png

GTA V:耳机,电视扬声器,立体声扬声器,环绕扬声器

Battlefield4:战争录像带,耳机,电视,Hi-Fi,家庭影院

 

即使玩家对于动态范围一无所知,他们只通过选择合适的音频设置就能选到正确的选项。这很可能是用最少的解释就能保证大多数玩家能选择正确值的最好方法了。然而,我还是能在这个方法上看到四个问题。

  1. 在同一类别的“音频输出”中的不同扬声器的声音保真度会有很大不同;山寨立体声扬声器应不应该和高端监听立体声扬声器的动态范围类别一样呢?
  2. 之前已经提过,有些声音系统的输出增益比较低,比如,把耳机插在集成声卡上的玩家是无法使用高动态范围选项的,即使耳机再棒,环境再安静也不行。
  3. 玩家的环境会很大程度上影响他们能听到多小的声音,这点必须考虑在内。
  4. 所谓的音频文化也对玩家能够容忍多高的动态范围有实质性的影响。比如不常去影院的人,去的时候会觉得音量太大了,而平时也习惯于看电视听收音机时音量刚好能听到新闻就行,所以他们就不会像声音设计师一样享受高动态范围的内容。

 

2 – 简要地向玩家介绍动态范围

游戏开发商BioWare用了不一样的方式。他们用尽可能少的文字解释了音频动态范围是什么,根据玩家的声音系统和环境又应该选择哪个选项。

 

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Dragon Age: Inquisition
夜间,耳机,电视,家庭影院

 

Mass Effects: 低,高

 

实际上我很喜欢这种方式,因为它没有像前面的例子那样把选项“藏”在别的选项里。相反,玩家能够分别选择音频输出和动态范围,比如一个拥有炫酷环绕扬声器但环境嘈杂的玩家,就能使用更合适的动态范围选项而不是简单地选择最高。同时,它的教育功能我也是很欣赏的。通过这么做,开发者能够提高玩家的音频动态范围意识,让他们理解,没有一个万能的最佳值,这个值主要取决于声音系统和环境。

然而,这一手段也是有问题的:

  1. 一些声音系统的输出增益低,在这里依然是问题。
  2. 和前面一样,玩家不能立即对比不同的选项来保证他们选到最适合自己的。即使他们明白了要根据自己的声音系统和环境来选择,他们还是基本上要靠猜来决定哪个最好。
  3. 如果他们直接无视掉这些文字指点,然后就像是选图像设定一样,直接选择最高的动态范围又怎么办?还有,如果他们根本就不进入音频设置菜单怎么办?

 

音频动态范围校准系统

所以,在考虑到目前在游戏中选择动态范围方法的各种问题后,我努力构思了如何进行改善并做出了这一原型系统,我叫它Audio Dynamic Range Calibration System(音频动态范围校准系统),或者ADRCS。它基本上就是个假的游戏,有一个开场场景,一个菜单场景,一个游戏场景,以及其他三种场景,用于三种不同的矫正动态范围的方法。如果这真是个游戏,矫正场景之一(很可能是全面校准场景)将被包括在游戏的音频设置菜单中。

 

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(点击缩略图放大)

 

首次游戏音频设置

你在最近的游戏中有没有在首次开始游戏时越来越频繁地看到这种灰度校准画面?由于很多人不去设置屏幕的亮度,在玩家第一次启动游戏时安排这个简短的校准流程是非常好的。如果没有在第一次开始游戏时加入这个强制步骤,大部分玩家都不会去图像菜单进行修改。

GTA V 的灰度校准

5-Grand-Theft-Auto-V_20141126105206-e1439727634761.jpg

 

为什么我们不把音频设置也弄成这样呢?如果首次启动能有个让玩家设置最好的动态范围的校准过程,不是很好吗?如果音频输出设置没有被系统自动识别,我们可以让玩家在动态范围校准之前设置。

校准场景

目前为止,这是在我看来最为理想的校准流程。它有点长(两个屏幕),但是我没法用更短的矫正流程来保证玩家选出最好的动态范围值了。如果你有别的想法能帮助缩短流程,请在评论部分分享出来。我也保证了非关键文本平时不全部显示,只有玩家鼠标悬停在关键文本的一些部位上时(或用控制器选择它们时)才全部显示。

 

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最响声音

这里的最响声音是Wwise里生成的一个非常简单的声音,是实时合成的。任何一个非常响的声音应该都可以,但是,要记住,声音的特性可能会改变玩家所感受的响度。激烈的声音,像是枪声或者爆炸,比起一个安静的声音更可能促使玩家将他们的声音系统音量调低一些,即使这两个声音的响度是完全一样的。不管怎样,为了确保校准中最响的声音让玩家感觉上就是最响,最好的选择就是在声音校准中用游戏中最响的声音,不管这声音是什么。

请注意这只是我的猜想;我不确定由于校准里所用最响声音不同会在结果中造成多大的差别。如果能进行些用户测试来确认这一假说并看看它到底对结果影响多大,应该很有趣。

音量增强:-15 LUFS(+8 LU)

这点在很多游戏中都完全没考虑:如果玩家的声音系统输出比较低,-23 LUFS 对他们来说太静了怎么办?

 这样的情况下,有些人就推荐使用一种替代性积分响度目标,像是-18、-16、或者-15 LUFS;但是目前还没有通用的惯例,尤其在游戏中。

移动电视,iPad和iPod的音频 – Thomas Lund TC Electronic A/S Risskov,丹麦

Thomas Lund 演示文稿页面

对于原型系统,我选择了-15 LUFS,比没有音量增益的情况下高了8 LU。它给予了足够的增益,这样在比较静的声音系统下也不一定非要选择低动态范围选项。

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最弱音

作为校准的第二步,我们应该播放什么样的微弱音呢?
就像最响声音一样,我们很可能也想在这里用游戏中最弱的声音。然而,声掩蔽在这里会扮演重要的角色,我们必须将其考虑在内。环境音不一定是游戏中最安静的声音,但你可能想要在校准中调低音量把它作为最弱音使用,因为它很容易就会被玩家周围的噪音所掩蔽,如空调、交通噪音或电脑风扇。

出于很明显的原因,我们也想要一个音量不变的声音,所以粉红噪声实际上是一个非常好的选择。

动态范围滑动条

玩家在这里要真正的选择最适合他们的动态范围。在这个滑动条之前做的一切都只是为了确保玩家已经做好了准备,能够正确地选择动态范围值。

在动态范围滑动条下方,根据目前的动态范围值,玩家能看到相应声音系统和环境的例子。

8-calibration_full_08.png

目前,这是我所能想到的能让玩家根据自己的音频文化、听力、声音系统、声音环境,选出最好选项的最佳方法。

Wwise工程部分

在每条总线上使用RTPC驱动的音量曲线

Master-Mixer Hierarchy(主混音器层级)是通过以下方式执行的:

9-adrcs_wwise_bus_hierarchy.png

当动态范围参数增加时:

  • 超过“N0_normal”总线的总线变响。
  • 低于“N0_normal”总线的总线变静。

在此图中,我把总线L1、L2、Q1 和 Q2的曲线都放在同一张图里方便比较:

10-adrcs_wwise_buses.png

在父级总线上还有一条音量曲线对于响度变化进行补偿,确保无论动态范围值如何,整个工程的响度保持一致:

11-adrcs_wwise_loudness_correction.png

所有这些曲线都取决于工程的内容。

最后,这是Wwise Gain Effect(增益效果器),它会对主混音器施加8 LU的增强:

12-adrcs_wwise_volume_boost_effect.png

这个Effect(效果器)会被忽略,除非玩家勾选了原型系统中的Volume Boost(音量增强):

13-adrcs_wwise_volume_boost.png

使用HDR(高动态范围)

用HDR总线来使用ADRCS也是可能的,这样的话HDR阈值将受到动态范围值的影响。

我觉得像这样一个问题不太可能用一个想法或者一个原型系统就能解决。但是,随着作为开发者的我们日益重视游戏中的动态范围校准,也随着我们不断通过游戏来教育玩家动态范围的重要性,(以及引申到游戏中音频的重要性),再加上简短的解释说明,我们应该能逐步达到想要的结果,也就是每位玩家都能够享受尽可能最好的音频体验。

如果你想更多了解这个话题,可以在这里找到这篇文章的完整版。它包括截图中所见原型系统的下载链接,以及更多细节。细节包括:归一化,标准;对已知玩家、系统和环境哪些因素会影响到理想的动态范围;原型系统本身;本文提到的各种校准流程;在一个已知平台上如何将一个游戏的校准结果用于任意游戏;以及其它的替代性想法。

 

马丁 布西帕里 (Martin Bussy-Pâris)

声音设计师

Remedy Entertainment

马丁 布西帕里 (Martin Bussy-Pâris)

声音设计师

Remedy Entertainment

Martin自2013年开始在Remedy Entertainment工作,专攻音频集成、系统设计、以及用各种创意骇客方式使用Wwise,并且刚刚参与了在Xbox One和PC上发售的Quantum Break(量子破碎)。他曾在法国ENJMIN 电子游戏学院学习,现在也不时在那里任教。

 @Martin_B_P

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