Cloud gaming je jednou z hlavních technologií, na které je nyní třeba dávat pozor. Během šesti let by měl tento trh vzrůst desetkrát — z 45 milionů dolarů v roce 2018 na 450 milionů dolarů v roce 2024. Technologičtí giganti se už pustili do dobývání tohoto segmentu: Google a Nvidia spustili beta verze svých cloudových herních služeb, na scénu se chystají Microsoft, EA, Ubisoft, Amazon a Verizon.
Pro hráče to znamená, že brzy budou moci přestat investovat peníze do upgradu hardwaru a spouštět náročné hry na slabých počítačích. Je to výhodné i pro ostatní účastníky ekosystému? Vysvětlujeme, proč cloud gaming zvýší jejich příjmy a jak jsme vytvořili technologii, která usnadňuje vstup na perspektivní trh.
Vydavatelé, vývojáři, výrobci televizí a mobilní operátoři: proč potřebují cloud gaming
Herní vydavatelé a vývojáři se zajímají o to, aby co nejrychleji dodali svůj produkt co největšímu počtu hráčů. Podle našich dat nyní 70 % potenciálních zákazníků nedojde ke hře — nečekají na načítání klienta a instalačního souboru o velikosti desítek gigabajtů. Přičemž 60 % uživatelů, , v podstatě nemůže spouštět náročné hry (na úrovni AAA) na svých počítačích v přijatelném kvalitě. Cloud gaming by mohl tento problém vyřešit — nejenže nesníží příjmy vydavatelů a vývojářů, ale pomůže jim zvýšit placenou uživatelskou základnu.
Na cloud gaming se nyní dívají i výrobci televizí a televizních set-top boxů. V éře chytrých domácností a hlasových asistentů musí stále více soutěžit o pozornost uživatele, a herní funkčnost je hlavním způsobem, jak upoutat tuto pozornost. Se zabudovaným cloud gamingem si jejich klienti budou moci spouštět moderní hry přímo na televizoru a platit za službu výrobcům.
Dalším potenciálně aktivním účastníkem ekosystému jsou poskytovatelé telekomunikačních služeb. Jejich způsob, jak zvýšit příjmy, je nabízet doplňkové služby. Herní služby jsou jednou z těchto služeb, které poskytovatelé již aktivně zavádějí. Rostelecom spustil tarif „Herní“, Akado prodává přístup k našemu servisu Playkey. Nejde pouze o poskytovatele širokopásmového internetu. Mobilní operátoři, v souvislosti s aktivním rozšiřováním 5G, také mohou udělat cloudové hraní svým dalším zdrojem příjmů.
Navzdory jasným vyhlídkám není jednoduché vstoupit na trh. Všem existujícím službám, včetně produktů technologických gigantů, se zatím nepodařilo plně překonat problém „poslední míle“. To znamená, že kvůli nedokonalosti sítě přímo v domě nebo bytě nemá uživatel dostatečnou rychlost internetu pro správnou funkci cloudového hraní.
Podívejte se, jak signál WiFi slábne, když se šíří od routeru po bytě.
Hráči, kteří již dlouho působí na trhu a mají silné zdroje, postupně pracují na řešení tohoto problému. Ale spuštění vlastních cloudových her od nuly v roce 2019 znamená utratit spoustu peněz, času a možná nikdy nevytvořit efektivní řešení. Abychom pomohli všem účastníkům ekosystému rozvíjet se na rychle rostoucím trhu, vyvinuli jsme technologii, která umožňuje rychle a s nízkými náklady spustit vlastní cloudovou herní službu.
Jak jsme vytvořili technologii, která usnadní spuštění vlastní cloudové herní služby.
Naši technologii cloudového hraní Playkey jsme začali vyvíjet již v roce 2012. V roce 2014 došlo k jejímu komerčnímu spuštění a do roku 2016 službu alespoň jednou využilo 2,5 milionu hráčů. Během celé doby vývoje jsme zaznamenali zájem nejen ze strany hráčů, ale také ze strany výrobců televizních boxů a poskytovatelů telekomunikačních služeb. S NetByNet a „Er-Telekom“ jsme dokonce spustili několik pilotních projektů. V roce 2018 jsme se rozhodli, že náš produkt má možné B2B budoucnost.
Vytváření specifických variant integrace cloudového gamingu pro každou firmu, jak jsme to dělali v pilotních projektech, je problematické. Každé takové nasazení trvalo od tří měsíců do půl roku. Proč? Každý má různé vybavení a operační systémy: někdo potřebuje cloudový gaming na konzoli s Androidem, jiný jako iFrame ve webovém rozhraní osobního účtu pro streamování na počítače. Navíc má každý jiný design, billing (to je zcela jiný svět!) a další specifika. Bylo jasné, že je třeba buď desetkrát zvýšit vývojový tým, nebo vytvořit co nejvíce univerzální boxové B2B řešení.
V březnu 2019 jsme spustili . Je to software, který firmy mohou nainstalovat na své servery a získat funkční cloudovou herní službu. Jak to bude vypadat pro uživatele? Na známé stránce uvidí tlačítko, které mu umožní spustit hru v cloudu. Po kliknutí se hra spustí na serveru firmy a uživatel uvidí stream a bude moci hrát na dálku. Takto by to mohlo vypadat v oblíbených službách digitální distribuce her.
Aktivní boj za kvalitu. A pasivní také.
Jak si Remote Click poradí s mnoha technickými překážkami, teď povíme. Cloudový gaming první vlny (např. OnLive) zničil nízký internetový rychlost u uživatelů. V roce 2010 byla průměrná rychlost internetového připojení ve Spojených státech 4,7 Mbit/s. Do roku 2017 vzrostla na 18,7 Mbit/s, a brzy se všude objeví 5G a nastane nová éra. Nicméně, ačkoliv je infrastruktura vzhledem k cloudovému gamingu obecně připravena, zůstává již zmíněný problém "poslední míle".
Jedna její strana, kterou nazýváme objektivní: uživatel skutečně má problémy se sítí. Například poskytovatel nenabízí deklarovanou maximální rychlost. Nebo je používán WiFi 2,4 GHz, rušený mikrovlnnou troubou a bezdrátovou myší.
Druhá strana, kterou nazýváme subjektivní: uživatel si ani neuvědomuje, že má problémy se sítí (neví, co neví)! V tom lepším případě je si jistý, že pokud mu poskytovatel prodává tarif 100 Mbit/s, má internet 100 Mbit/s. V tom horším případě nemá ponětí, co je to router, a internet dělí na modrý a barevný. Skutečný případ z kazuistiky.
Modrý a barevný internet.
Ale obě části problému „poslední míle“ jsou řešitelné. V Remote Click používáme k tomu aktivní a pasivní mechanismy. Níže je podrobný popis toho, jak se s překážkami vyrovnávají.
Aktivní mechanismy
1. Efektivní kódování odolné vůči rušení přenášených dat, známé také jako nadbytečnost (FEC — Forward Error Correction)
Při přenosu video dat ze serveru k klientovi se používá kódování odolné vůči rušení. Pomocí něj obnovujeme původní data při jejich částečné ztrátě v důsledku problémů v síti. Co činí naše řešení efektivním?
- Rychlost. Kódování a dekódování se provádí velmi rychle. I na „slabých“ počítačích operace nezabere víc než 1 ms pro 0,5 MB dat. Tím pádem kódování a dekódování téměř nepřidává zpoždění při hraní prostřednictvím cloudu. Jeho význam je těžké přeceňovat.
- Maximální potenciál obnovy dat. A to konkrétně poměr nadbytečných dat a potenciálně obnovitelného objemu. V našem případě je poměr = 1. Řekněme, že je potřeba přenést 1 MB videa. Pokud při kódování přidáme 300 kB dalších dat (to se nazývá nadbytečnost), pak při dekódování k obnově 1 původního megabajtu potřebujeme pouze jakýkoli 1 MB z celkových 1,3 MB, které server poslal. Jinými slovy, můžeme ztratit 300 kB a stále obnovit původní data. Jak je vidět, 300 / 300 = 1. To je maximální možná efektivita.
- Flexibilita v nastavení dodatečného objemu dat při kódování. Můžeme nastavit jednotlivou úroveň nadbytečnosti pro každý video snímek, který je potřeba přenést po síti. Například, když zaznamenáme problémy v síti, můžeme zvýšit nebo snížit úroveň nadbytečnosti.
Hrajeme přes Playkey v Doom na Core i3, 4 GB RAM, MSI GeForce GTX 750.
2. Doposílání dat
Alternativní způsob, jak bojovat se ztrátami, je opakovaně žádat o data. Například, pokud je server a uživatel v Moskvě, zpoždění při přenosu nepřesáhne 5 ms. Při takové hodnotě má klientská aplikace čas požádat a dostat od serveru ztracenou část dat, aniž by si toho uživatel všiml. Náš systém sám rozhoduje, kdy aplikovat redundanci a kdy doručování.
3. Individuální nastavení přenosu dat
Aby naši algoritmus vybral optimální způsob, jak bojovat se ztrátami, analyzuje síťové připojení uživatele a nastavuje systém přenosu dat individuálně na každý případ.
Zohledňuje:
- typ připojení (Ethernet, WiFi, 3G atd.);
- používané frekvenční pásmo WiFi — 2,4 GHz nebo 5 GHz;
- sílu signálu WiFi.
Pokud bychom seřadili připojení podle ztrát a zpoždění, nejspolehlivější je samozřejmě kabel. Přes Ethernet jsou ztráty vzácné a zpoždění na „posledním míli“ jsou velmi nepravděpodobná. Následuje WiFi 5 GHz a až poté WiFi 2,4 GHz. Mobilní připojení jsou naprosto katastrofální, čekáme na 5G.
Při používání WiFi systém automaticky nastavuje adaptér uživatele, převádí jej do nejvhodnějšího režimu pro použití v cloudu (například vypnutí úspory energie).
4. Individuální nastavení kódování
Streaming videa existuje díky kodekům — programům pro kompresi a obnovu videodat. V nescompressed formě jedna sekunda videa snadno přesáhne sto megabajtů, a kodek tuto hodnotu snižuje o řád. Disponujeme kodeky H264 a H265.
H264 je nejpopulárnější. Hardwarovou podporu pro něj mají všichni hlavní výrobci grafických karet již více než deset let. H265 je drzý mladý nástupce. Hardwarovou podporu začal mít před pěti lety. Kódování a dekódování v H265 vyžaduje více zdrojů, ale kvalita komprimovaného snímku je znatelně vyšší než u H264. A to bez zvýšení objemu!
Jaký kodek vybrat a jaké parametry kódování nastavit pro konkrétního uživatele, vycházeje z jeho „hardware”? Nelítostný úkol, který řešíme automaticky. Inteligentní systém analyzuje možnosti zařízení, nastavuje optimální parametry kódovače a vybírá dekodér na straně klienta.
5. Kompenzace ztrát
Nechtěli jsme to přiznat, ale ani my nejsme dokonalí. Některá data, ztracená v hlubinách sítě, nelze obnovit a nemůžeme je poslat zpět. Ale i v tomto případě existuje řešení.
Například úprava bitrate. Náš algoritmus neustále sleduje objem přenášených dat ze serveru k klientovi. Zaznamenává každou ztrátu a dokonce předpovídá možné budoucí ztráty. Jeho úkolem je včas si toho všimnout, a ideálně také předpovědět, kdy ztráty dosáhnou kritické hodnoty a začnou vytvářet uživatelské poruchy na obrazovce. A v tu chvíli upravit objem přenášených dat (bitrate).
Dále používáme invalidaci nezpracovaných snímků a mechanismus referenčních snímků ve video streamu. Oba nástroje snižují počet patrných artefaktů. To znamená, že i při vážných poruchách v přenosu dat zůstává obraz na obrazovce přijatelný a hra hratelná.
6. Rozložené zasílání
Rozložení času přenosu dat také zvyšuje kvalitu streamování. Jak konkrétně rozložit, závisí na specifických ukazatelích v síti, například na výskytu ztrát, ping a dalších faktorech. Náš algoritmus je analyzuje a vybere optimální variantu. Někdy rozložení v několika milisekundách výrazně snižuje ztráty.
7. Snížení latence
Jednou z klíčových charakteristik při hraní přes cloud je latence. Čím je menší, tím pohodlnější je hra. Latenci lze zhruba rozdělit na dvě části:
- síťovou latenci nebo latenci přenosu dat;
- latenci systému (odevzdání ovládání na straně klienta, zachycení obrazu na serveru, kódování obrázku, výše uvedené mechanismy adaptace dat k odeslání, sběr dat na klientovi, dekódování obrazu a jeho vykreslení).
Síťová závisí na infrastruktuře a je obtížné s ní bojovat. Pokud kabel nažrali myši, žádné kouzelnické triky nepomohou. Latenci systému však můžeme výrazně snížit a kvalita cloudového hraní se pro hráče radikálně změní. Kromě již zmíněného odolného kódování a personalizovaných nastavení používáme ještě dva mechanismy.
- Rychlé získávání dat z řídicích zařízení (klávesnice, myš) na straně klienta. I na slabých počítačích na to stačí 1-2 ms.
- Rendrování systémového kurzoru na klientovi. Ukazatel myši je zpracováván nikoli na vzdáleném serveru, ale v klientu Playkey na počítači uživatele, tedy bez sebemenších zpoždění. Ano, na skutečné ovládání ve hře to nemá vliv, ale hlavní je zde lidské vnímání.
Rendrování kurzoru bez zpoždění v Playkey na příkladu Apex Legends
S využitím naší technologie při síťovém zpoždění 0 ms a práci s videostreamem při 60 FPS nepřesahuje zpoždění celého systému 35 ms.
Pasivní mechanismy
Na základě našich zkušeností si mnozí uživatelé špatně uvědomují, jak se jejich zařízení připojují k internetu. V rozhovorech s hráči se ukázalo, že někteří nevědí, co je to router. A to je v pořádku! Nemusíte znát konstrukci motoru se spalováním, abyste mohli řídit auto. Není nutné požadovat od uživatele znalosti administrátora, aby mohl hrát.
Nicméně některé technické aspekty je přesto důležité sdělit, aby hráč mohl sám odstranit překážky na své straně. A my mu v tom pomáháme.
1. Indikace podpory WiFi 5 GHz
Výše jsme psali, že vidíme standard Wi-Fi — 5 GHz nebo 2,4 GHz. A také víme, zda síťový adaptér uživatelského zařízení podporuje možnost práce na 5 GHz. A pokud ano, doporučujeme použít toto pásmo. Zatím nemůžeme sami změnit frekvenci, protože nevidíme specifikace routeru.
2. Indikace síly signálu WiFi
U některých uživatelů může být signál WiFi slabý, i když internet funguje dobře a zdá se, že má přijatelnou rychlost. Problém se projeví právě při cloudovém hraní, které vystavuje síť skutečným zkouškám.
Na intenzitu signálu mají vliv překážky — například zdi — a rušení od jiných zařízení. Tyto mikrovlnné trouby vyzařují nemalé množství. V důsledku toho dochází k ztrátám, které nejsou patrné při běžném používání internetu, ale jsou kritické pro hraní přes cloud. V takových případech uživatele varujeme před rušením, navrhujeme mu, aby se přestěhoval blíže k routeru a vypnul "hlukové" zařízení.
3. Indikace spotřebitelů datového provozu
I když je síť v pořádku, mohou jiná aplikace spotřebovávat příliš mnoho dat. Například pokud běží video na YouTube nebo se stahují torrenty při hraní ve cloudu. Naše aplikace identifikuje zloděje a upozorňuje na ně hráče.
Obavy z minulosti — vyvracíme mýty o cloudovém hraní
Cloudové hry jako zásadně nový způsob konzumace herního obsahu se snaží proniknout na trh už skoro deset let. A jako v případě jakékoli inovace, jejich příběh je sérií malých vítězství a hlasitých porážek. Není divu, že za mnoho let cloudové hraní nabralo mýty a předsudky. Na začátku vývoje technologie byly opodstatněné, dnes jsou však úplně neopodstatněné.
Mýtus 1. Obrázek ve cloudu je horší než originál — jako byste hráli přes YouTube
Dnes je u technicky vyspělého cloudového řešení obraz originálu a cloudu prakticky identický — okem rozdíly nepoznáte. Individuální nastavení enkodéru podle zařízení hráče a komplex mechanismů pro boj se ztrátami tuto otázku vyřeší. Na kvalitní síti není rozmazání snímků ani grafické artefakty. Dokonce zohledňujeme rozlišení. Není smysl streamovat obraz v 1080p, pokud hráč používá 720p.
Níže jsou dvě videa Apex Legends z našeho kanálu. V jednom případě — je to záznam hraní na PC, v druhém — přes Playkey.
Apex Legends na PC
Apex Legends na Playkey
Mýtus 2. Nestabilní kvalita
Stav sítě je skutečně proměnlivý, ale tento problém byl vyřešen. Dynamicky měníme nastavení enkodéru podle kvality sítě uživatele. A trvale přijatelnou úroveň FPS udržujeme speciálními triky zachycení obrazu.
Jak to funguje? Hra má 3D engine, pomocí kterého se vytváří 3D svět. Ale uživateli se zobrazuje plochý obraz. Aby jej viděl, pro každý snímek se vytváří obraz paměti — jakási fotografie, jak tento 3D svět vidí z určitého úhlu. Tento obraz v zakódované podobě se ukládá do vyrovnávací paměti videopaměti. My jej zachycujeme z videopaměti a předáváme do enkodéru, který jej již dešifruje. A to takto každý snímek, jeden po druhém.
Naše technologie umožňuje zachytávat a dekódovat obraz v jednom toku, což zvyšuje FPS. A pokud se tyto procesy provádějí paralelně (což je na trhu cloudového hraní poměrně populární řešení), encoder se neustále bude do zachytávání vracet, získávat nové snímky se zpožděním a podle toho je přenášet se zpožděním.
Video v horní části obrazovky bylo získáno pomocí technologie zachytávání a dekódování v jednom toku.
Mýtus 3. Kvůli zpoždění v ovládání budu v multiplayeru "tragen".
Zpoždění v ovládání je obvykle několik milisekund. A obvykle je to pro koncového uživatele nepostřehnutelné. Někdy však může být vidět malý nesoulad mezi pohybem myši a posouváním kurzoru. To nemá žádný vliv, ale vytváří negativní dojem. Popsané vykreslování kurzoru přímo na zařízení uživatele tento nedostatek odstraňuje. Jinak celkové zpoždění systému 30-35 ms je tak malé, že to ani hráč, ani jeho soupeři během zápasu nezpozorují. O výsledku boje rozhodují pouze dovednosti. Důkaz níže.
Streamer dominující přes Playkey
Co dál
Cloudové hraní je už realitou. Playkey, PlayStation Now, Shadow – to jsou fungující služby s vlastními uživateli a místem na trhu. A jako u mnoha mladých trhů, cloudové hraní bude v následujících letech rychle růst.
Jedním ze scénářů, který se nám jeví jako nejpravděpodobnější, je vznik vlastních služeb od vydavatelů her a operátorů. Někdo vyvine vlastní, někdo využije hotová řešení, jako je RemoteClick.net. Čím více hráčů na trhu, tím rychleji se cloudový způsob konzumace herního obsahu stane mainstreamem.
Zdroj: habr.com
