Облачен гейминг наричат една от основните технологии, която трябва да следим в момента. През следващите 6 години този пазар трябва да нарасне 10 пъти — от 45 млн. долара през 2018 година до 450 млн. долара през 2024 година. Технологичните гиганти вече се втурват да завладяват нишата: Google и Nvidia пуснаха бета версии на своите облачни гейминг услуги, а Microsoft, EA, Ubisoft, Amazon и Verizon се подготвят да излязат на сцената.

За геймерите това означава, че съвсем скоро те ще могат окончателно да спрат да харчат пари за обновление на хардуера и да играят мощни игри на слаби компютри. Изгодно ли е това за останалите участници в екосистемата? Разказваме защо облачният гейминг ще увеличи техните доходи и как създадохме технология, която позволява лесен достъп до обещаващия пазар.

Издатели, разработчици, производители на телевизори и телекомуникационни оператори: защо им е нужно облачното гейминг решение

Игровите издатели и разработчици се интересуват да доставят своя продукт възможно най-бързо на най-много играчи. Според нашите данни, в момента 70% от потенциалните купувачи не достигат до играта — те не изчакват зареждането на клиента и инсталационния файл с размери, достигащи десетки гигабайти. В същото време 60% от потребителите, съдейки по техните видеокарти, в принципе не могат да стартират мощни игри (AAA ниво) на своите компютри при приемливо качество. Облачният гейминг ще може да реши този проблем — той не само, че няма да намали приходите на издателите и разработчиците, но и ще им помогне да увеличат платящата аудитория.

В посока на облачния гейминг гледат и производителите на телевизори и ТВ приставки. В епохата на умни домове и гласови асистенти те трябва все повече да се конкурират за вниманието на потребителите, а игровата функционалност е основният начин да привлекат това внимание. С вграден облачен гейминг, клиентът ще може да стартира съвременни игри директно на телевизора, плащайки услугата на производителя.

Още единствен възможен активен участник в екосистемата са телекомуникационните оператори. Техният начин за увеличаване на приходите е предоставянето на допълнителни услуги. Гейминга е именно една от тези услуги, която операторите вече активно внедряват. Ростелеком стартира тарифен план "Игровой", а Akado продава достъп до нашия Playkey сервис. Става въпрос не само за оператори на широколентов интернет. Мобилните оператори, поради активното разпространение на 5G, също ще могат да направят облачния гейминг свой допълнителен източник на доход.

Въпреки обещаващите перспективи, не е толкова лесно да се влезе на пазара. На съществуващите услуги, включително продуктите на технологичните гиганти, все още не им е успяло да преодолеят напълно проблема с "последната миля". Това означава, че поради недоизграждането на мрежата непосредствено в дома или апартамента, интернет скоростите на потребителите не са достатъчни за коректната работа на облачния гейминг.

Вижте как WiFi сигналът затихва, докато се разпространява от рутера в апартамента.

Играчите, които отдавна са на пазара и разполагат с мощни ресурси, постепенно намират решение на този проблем. Но стартирането на собствени облачни игри от нулата през 2019 година означава да похарчите много пари, време и, възможно е, никога да не създадете ефективно решение. За да помогнем на всички участници в екосистемата да се развиват на бурно растящия пазар, разработихме технология, която позволява бързо и без високи разходи да стартирате собствения си облачен игрови сервис.

Как направихме технология, която ще улесни стартирането на собствен облачен игрови сервис.

Својата технология за облачен гейминг Playkey започна да разработва още през 2012 година. През 2014 година се състоя търговският старт, а до 2016 година сервисът е ползван поне веднъж от 2,5 млн. играчи. През цялото време на разработката видяхме интерес не само от страна на геймърите, но и от страна на производителите на ТВ приставки и телекомуникационните оператори. С NetByNet и "Ер-Телеком" дори стартирахме няколко пилотни проекта. През 2018 година решихме, че нашият продукт може да има B2B бъдеще.

Разработването на индивидуални решения за всяка компания за интеграция на облачни игри, както правихме в пилотните проекти, е проблематично. Всяко такова внедряване отнема от три до шест месеца. Защо? Всички имат различно оборудване и операционни системи: на някому облачни игри са нужни на Android конзола, на друг — като iFrame в уеб интерфейса на личния кабинет за стрийминг на компютри. Освен това всеки има различен дизайн, различни системи за таксуване (отделен вълшебен свят!) и други особености. Стана ясно, че трябва или да увеличим екипа за разработка десетократно, или да създадем максимално универсално опаковъчно B2B решение.

През март 2019 година стартирахме Remote Click. Това е софтуер, който компаниите могат да инсталират на своите сървъри и да получат работещ облачен игрови сервис. Как ще изглежда това за потребителя? Той ще види на познатия сайт бутон, позволяващ да стартира играта в облака. При натискане играта ще се стартира на сървъра на компанията, а потребителят ще види стрийм и ще може да играе дистанционно. Ето как би могло да изглежда в популярни услуги за цифрово разпространение на игри.

Активна борба за качество. И пасивна също.

Как Remote Click преодолява многото технически бариери, ще разкажем сега. Облачните игри от първа вълна (например, OnLive) бяха погубени от ниското качество на интернет връзките при потребителите. Тогава, през 2010 година, средната скорост на интернет свързаност в САЩ беше всъщност 4,7 Мбит/с. Към 2017 година тя вече нарасна до 18,7 Мбит/с, а скоро навсякъде ще се появи 5G и ще настъпи нова ера. Въпреки това, макар инфраструктурата да е готова за облачни игри, остава вече споменатият проблем на "последната миля".

Една от страните, която наричаме обективна: потребителят наистина има проблеми с мрежата. Например, операторът не предоставя обявената максимална скорост. Или се използва WiFi 2,4 GHz, замърсен от микровълнова печка и безжична мишка.

Другата страна, която наричаме субективна: потребителят дори не подозира, че има проблеми с мрежата (не знае, че не знае)! В най-добрия случай е убеден, че, след като операторът му продава тарифен план от 100 Мбит/с, той има интернет 100 Мбит/с. В най-лошия случай — няма представа какво е рутер и мрежата разделя на син и цветен. Реален случай от касдева.

Син и цветен интернет.

Но и двете части на проблема „последна миля“ могат да бъдат решени. В Remote Click използваме активни и пасивни механизми за това. По-долу — подробен разказ за това как те се справят с препятствията.

Активни механизми

1. Ефективно кодиране на данни с устойчивост на смущения, т.нар. излишък (FEC — Forward Error Correction)

При предаване на видеоданни от сървъра до клиента се използва кодиране с устойчивост на смущения. С него възстановяваме първоначалните данни при частична загуба поради проблеми в мрежата. Какво прави нашето решение ефективно?

1. Скорост. Кодирането и декодирането се извършват много бързо. Дори на „слаби“ компютри операцията отнема не повече от 1 мс за 0,5 МБ данни. Така, кодирането и декодирането почти не добавят забавяне при игра през облака. Важността е трудно да се надцени.

1. Максимален потенциал за възстановяване на данни. А именно, съотношението между излишния обем данни и потенциално възможния за възстановяване обем. В нашия случай съотношението = 1. Да предположим, че трябва да предадем 1 МБ видео. Ако при кодирането добавим 300 КБ допълнителни данни (това се нарича излишък), то при декодирането за възстановяване на 1 оригинален мегабайт ще ни е необходим само 1 МБ от общо 1,3 МБ, които е изпратил сървърът. С други думи, можем да загубим 300 КБ и все пак да възстановим първоначалните данни. Както е видно, 300 / 300 = 1. Това е максималната възможна ефективност.
2. Гъвкавост при настройка на допълнителния обем данни при кодиране. Можем да настроим отделно ниво на излишък за всеки видеокадър, който трябва да бъде предаден по мрежата. Например, забелязвайки проблеми в мрежата, можем да увеличим или намалим нивото на излишък.  

Играчки през Playkey в Doom на Core i3, 4 GB RAM, MSI GeForce GTX 750.

2. Допълнителна предаване на данни.

Алтернативен начин за справяне с загубите е повторно запитване на данни. Например, ако сървърът и потребителят се намират в Москва, забавянето при предаването няма да надвишава 5 ms. При такава стойност клиентското приложение успява да поиска и получи изгубената част от данните от сървъра незабелязано за потребителя. Нашата система сама решава кога да прилага излишък и кога - повторно изпращане.

3. Индивидуална настройка на предаването на данни

За да избере оптималния начин за справяне с загубите, нашият алгоритъм анализира мрежовата връзка на потребителя и настройва системата за предаване на данни индивидуално за всеки случай.

Той разглежда:

• тип връзка (Ethernet, WiFi, 3G и т.н.);
• използвания честотен диапазон на WiFi - 2,4 GHz или 5 GHz;
• силата на сигнала на WiFi.

Ако класифицираме връзките по загуби и закъснения, най-надеждно е, разбира се, кабелното. През Ethernet загубите са редки, а закъсненията на "последната миля" са крайно маловероятни. Следват WiFi 5 GHz и едва след това WiFi 2,4 GHz. Мобилните връзки са просто боклук, чакаме 5G.

При използване на WiFi, системата автоматично настройва адаптера на потребителя, превръщайки го в най-подходящия режим за облачно използване (например, изключване на енергоспестяването).

4. Индивидуална настройка на кодиране

Стриймингът на видео съществува благодарение на кодеците - програми за компресия и възстановяване на видеоданни. В нес compressed вариант, една секунда видео лесно надвишава стотици мегабайти, а кодекът намалява тази стойност с порядък. При нас на разположение са кодеците H264 и H265.

H264 е най-популярният. Апаратурата го поддържа от всички основни производители на видеокарти вече десет години. H265 е смел младежки наследник. Апаратурата започна да го поддържа преди около пет години. Кодиране и декодиране в H265 изисква повече ресурси, но качеството на компресираното изображение е значително по-високо, отколкото при H264. И без увеличаване на обема!

Кой кодек да изберем и какви параметри на кодиране да зададем за конкретен потребител, въз основа на неговия "хардуер"? Непроста задача, която при нас се решава автоматично. Умната система анализира възможностите на оборудването, задава оптималните параметри на кодера и избира декодера на страната на клиента.

5. Компенсация на загуби

Не искажавайки истината, дори и ние не сме безупречни. Някои данни, загубени в дълбините на мрежата, не подлежат на възстановяване и не можем да ги изпратим отново. Но дори и в този случай има решение.

Например, регулирането на битрейта. Нашият алгоритъм постоянно следи обема на предаваните данни от сървъра към клиента. Той записва всяко недостиг и дори предсказва възможни бъдещи загуби. Неговата задача е навреме да забележи, а в идеалния случай и да предскаже, когато загубите достигнат критично ниво и започнат да предизвикват съществени смущения на екрана. И да коригира в този момент обема на предаваните данни (битрейт).

Също така използваме инвалидизация на несъбраните кадри и механизъм на референтни кадри във видео потока. И двата инструмента намаляват броя на видимите артефакти. Това означава, че дори при сериозни нарушения в предаването на данни, изображението на екрана остава приемливо, а играта — играбелна.

6. Разпределено изпращане

Разпределеното по време изпращане на данни също подобрява качеството на стрийминга. Как точно да се разпределя, зависи от конкретните показатели в мрежата, например наличието на загуби, пинга и други фактори. Нашият алгоритъм ги анализира и избира оптималния вариант. Понякога разпределението в интервал от няколко милисекунди намалява загубите многократно.

7. Намаляване на закъснението

Едно от ключовите характеристики при играене през облака е закъснението. Колкото по-малко е, толкова по-комфортно е играенето. Закъснението условно може да бъде разделено на две части:

• мрежовото или закъснението на предаването на данни;

• системното закъснение (отнемане на управлението на клиента, захващане на изображението на сървъра, кодиране на картината, гореописаните механизми за адаптиране на данните за изпращане, събиране на данни на клиента, декодиране на изображението и неговото визуализиране).

Мрежовото зависи от инфраструктурата и е трудно да се бори с него. Ако кабелът е изяден от мишки, танцуването с бубни няма да помогне. Но системното закъснение може да се съкрати многократно и качеството на облачното геймиг за играчите ще се промени коренно. Освен вече споменатото кодиране с устойчивост на смущения и персонализирани настройки използваме още два механизма.

1. Бързо получаване на данни от управленските устройства (клавиатура, мишка) на клиентската страна. Дори на слаби компютри за това са достатъчни 1-2 мс.
2. Рендиране на системния курсор на клиента. Показалецът на мишката се обработва не на отдалечения сървър, а в клиента Playkey на компютъра на потребителя, тоест без всякакви забавяния. Да, това не влияе на реалното управление в играта, но основното тук е човешкото възприятие.  

Рендиране на курсора без забавяне в Playkey на примера на Apex Legends

С използването на нашата технология, при мрежово забавяне от 0 мс и работа с видеопоток при 60 FPS, забавянето на цялата система не надвишава 35 мс.

Пасивни механизми

Според нашия опит, много потребители не осъзнават как устройствата им се свързват с интернет. При интервюта с играчи се установи, че някои не знаят какво е рутер. И това е нормално! Не е нужно да знаете как работи двигателят с вътрешно горене, за да управлявате автомобил. Не трябва да изискваме от потребителя знания на системен администратор, за да може да играе.

Въпреки това, определени технически аспекти е важно да се предадат, за да може играчът сам да отстрани бариерите от своя страна. И ние му помагаме.

1. Индикация за поддръжка на WiFi 5 GHz

По-горе писахме, че виждаме стандарта Wi-Fi — 5 GHz или 2,4 GHz. А също така знаем дали мрежовият адаптер на потребителското устройство поддържа самата възможност за работа на 5 GHz. И ако да, то препоръчваме да се използва този диапазон. Все още не можем да сменим честотата сами, тъй като не виждаме характеристиките на рутера.

2. Индикация за силата на WiFi сигнала

При някои потребители WiFi сигналът може да е слаб, дори когато интернетът работи добре и изглежда със задоволителна скорост. Проблемът ще се прояви именно при облачното гейминг, което подлага мрежата на реални изпитания.

Интензивността на сигнала се влияе от препятствия — например стени — и интерференции от други устройства. Същите микровълнови фурни излъчват доста. В резултат на това възникват загуби, незабележими при работа в интернет, но критични за играта чрез облак. В такива случаи предупреждаваме потребителя за смущения, предлагаме да се премести по-близо до рутера и да изключи "шумните" устройства.

3. Индикация за потребители на трафик

Дори когато мрежата е в ред, други приложения могат да консумират твърде много трафик. Например, ако паралелно с играта в облака се възпроизвежда видео в YouTube или се свалят торенти. Нашето приложение изчислява крадците и предупреждава играча за тях.

Страховете от миналото - разбиваме митовете за облачните игри

Облачните игри като принципно нов начин за консумация на игрално съдържание се опитват да навлязат на пазара вече почти десет години. И както при всяка иновация, историята им е поредица от малки победи и шумни поражения. Не е изненада, че през годините облачният гейминг е натрупал митовe и предразсъдъци. В началото на технологичното развитие те бяха оправдани, но днес са напълно неоснователни.

Мит 1. Картината в облака е по-лоша, отколкото в оригинала - сякаш играеш през YouTube

Днес в технически напреднало облачно решение картините от оригинала и облака са практически идентични - с невъоръжено око разлики не могат да бъдат открити. Индивидуалната настройка на енкодера според оборудването на играча и комплексът от механизми за справяне с загуби решават този въпрос. На качествена мрежа няма размазани кадри или графични артефакти. Ние дори вземаме под внимание и резолюцията. Няма смисъл да се стриймва картина в 1080p, ако играчът използва 720p.

По-долу са две видеа от Apex Legends от нашия канал. В единия случай - това е запис на геймплея при игра на PC, в другия - през Playkey.

Apex Legends на PC

Apex Legends на Playkey

Мит 2. Нестабилно качество

Състоянието на мрежата наистина е променливо, но този проблем е решен. Ние динамично променяме настройките на енкодера според качеството на мрежата на потребителя. А постоянно приемливото ниво на FPS поддържаме с особени техники за захващане на изображението.

Как работи това? Играта има 3D енджин, с който се изгражда 3D свят. Но на потребителя се показва плоско изображение. За да го види, за всеки кадър се създава картина в паметта - своеобразна фотография, как този 3D свят се вижда от определена точка. Тази картина в кодиран вид се съхранява в буферната видеопамет. Ние я хващаме от видеопаметта и я предаваме на енкодера, който я декодира. И така с всеки кадър, един след друг.

Нашата технология позволява да уловим и декодираме изображението в един поток, което повишава FPS. А ако тези процеси се извършват паралелно (доста популярно на пазара на облачните игри решение), енкодерът постоянно ще се обръща към захвата, ще взима нови кадри със закъснение и съответно ще ги предава със закъснение.

Видеото в горната част на екрана е получено с използване на технология за захват и декодиране в един поток.

Мит 3. Поради закъснения в управлението ще бъда "рак" в мултиплейъра.

Закъснението в управлението е в нормата на няколко милисекунди. И обикновено то не е забележимо за крайния потребител. Но понякога може да се види малко разминаване между движението на мишката и движението на курсора. То не влияе на нищо, но създава негативно впечатление. Описаното по-горе рендиране на курсора директно на устройството на потребителя премахва този недостатък. В останалото общото закъснение на системата от 30-35 мс е толкова малко, че нито играчът, нито неговите опоненти в мача нищо не забелязват. Изходът от боя решават само уменията. Доказателство по-долу.

Стримърът печели чрез Playkey.

Какво следва

Облачните игри — вече са реалност. Playkey, PlayStation Now, Shadow — това са работещи услуги с собствена аудитория и място на пазара. И както много млади пазари, облачните игри ще растат стремително в следващите години.

Един от сценарите, който ни се струва най-вероятен — появата на собствени услуги от издатели на игри и оператори на съобщения. Някой ще разработи собствени, някой ще се възползва от готови решения, като RemoteClick.net. Колкото повече играчи има на пазара, толкова по-бързо облачният начин на консумация на игрово съдържание ще стане мейнстрийм.

Източник: habr.com