Cloudové hry jedna z nejlepších technologií, kterou lze nyní sledovat. Za 6 let by tento trh měl vzrůst 10x – ze 45 milionů dolarů v roce 2018 na 450 milionů dolarů v roce 2024. Techničtí giganti se již vrhli na průzkum tohoto výklenku: Google a Nvidia spustily beta verze svých cloudových herních služeb a Microsoft, EA, Ubisoft, Amazon a Verizon se připravují na vstup na scénu.
Pro hráče to znamená, že velmi brzy budou moci konečně přestat utrácet peníze za upgrady hardwaru a provozovat výkonné hry na slabých počítačích. Je to výhodné pro ostatní účastníky ekosystému? Řekneme vám, proč cloudové hraní zvýší jejich příjmy a jak jsme vytvořili technologii, která usnadňuje vstup na slibný trh.
Vydavatelé, vývojáři, výrobci televizorů a telekomunikační operátoři: proč všichni potřebují cloudové hraní?
Vydavatelé her a vývojáři mají zájem na tom, aby se jejich produkt co nejrychleji dostal k co největšímu počtu hráčů. Nyní se podle našich údajů 70 % potenciálních kupců ke hře nedostane – nečekají na stažení klienta a instalační soubor vážící desítky gigabajtů. Přitom 60 % uživatelů , z principu nemohou na svých počítačích provozovat výkonné hry (úroveň AAA) v přijatelné kvalitě. Cloudové hraní může tento problém vyřešit – nejenže nesníží výdělky vydavatelů a vývojářů, ale pomůže jim zvýšit jejich platící publikum.
Výrobci televizí a set-top boxů nyní také hledí na cloudové hraní. V éře chytrých domácností a hlasových asistentů musí stále více soupeřit o pozornost uživatele a herní funkce je hlavním způsobem, jak tuto pozornost upoutat. Díky vestavěnému cloudovému hraní bude jejich klient moci spouštět moderní hry přímo na televizi, přičemž za službu zaplatí výrobci.
Dalším potenciálně aktivním účastníkem ekosystému jsou telekomunikační operátoři. Jejich způsob, jak zvýšit příjmy, je poskytovat doplňkové služby. Hraní je jen jednou z těchto služeb, které již operátoři aktivně zavádějí. Rostelecom spustil tarif „Game“, Akado prodává přístup k naší službě Playkey. Nejde jen o operátory širokopásmového internetu. Mobilní operátoři díky aktivnímu šíření 5G budou také moci učinit z cloudových her další zdroj příjmů.
Přes světlé vyhlídky není vstup na trh tak snadný. Všechny stávající služby, včetně produktů od technologických gigantů, zatím nedokázaly zcela překonat problém „poslední míle“. To znamená, že kvůli nedokonalosti sítě přímo v domě nebo bytě nestačí rychlost internetu uživatele ke správnému fungování cloudového hraní.
Podívejte se, jak WiFi signál slábne, když se šíří z routeru po celém bytě
Hráči, kteří jsou na trhu již dlouhou dobu a disponují výkonnými zdroji, postupně směřují k řešení tohoto problému. Ale začít hrát v cloudu 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 vám umožní rychle a bez vysokých nákladů spustit vaši cloudovou herní službu.
Jak jsme vytvořili technologii, která usnadní spuštění vaší cloudové herní služby
Společnost Playkey začala vyvíjet svou technologii cloudových her již v roce 2012. Komerční spuštění proběhlo v roce 2014 a do roku 2016 službu alespoň jednou využilo 2,5 milionu hráčů. V průběhu vývoje jsme zaznamenali zájem nejen ze strany hráčů, ale také výrobců set-top boxů a telekomunikačních operátorů. Spustili jsme dokonce několik pilotních projektů s NetByNet a Er-Telecom. V roce 2018 jsme se rozhodli, že náš produkt by mohl mít B2B budoucnost.
Je problematické vyvinout pro každou společnost vlastní verzi integrace cloudových her, jak jsme to udělali v pilotních projektech. Každá taková implementace trvala od tří měsíců do šesti měsíců. Proč? Každý má jiné vybavení a operační systémy: někdo potřebuje cloudové hraní na konzoli Android, jiný jej potřebuje jako iFrame ve webovém rozhraní svého osobního účtu pro streamování do počítačů. Každý má navíc jiný design, účtování (samostatný nádherný svět!) a další funkce. Ukázalo se, že je nutné buď desetinásobně navýšit vývojový tým, nebo vytvořit nejuniverzálnější krabicové B2B řešení.
V březnu 2019 jsme spustili . Jedná se o software, který si společnosti mohou nainstalovat na své servery a získat tak fungující cloudovou herní službu. Jak to bude vypadat pro uživatele? Na své obvyklé webové stránce uvidí tlačítko, které mu umožní spustit hru v cloudu. Po kliknutí se hra spustí na serveru společnosti a uživatel uvidí stream a bude moci hrát na dálku. Zde je návod, jak by to mohlo vypadat na populárních distribučních službách digitálních her.
Aktivní boj o kvalitu. A také pasivní.
Nyní vám prozradíme, jak se Remote Click vypořádá s četnými technickými překážkami. Cloudové hraní první vlny (například OnLive) zničila špatná kvalita internetu mezi uživateli. Ještě v roce 2010 průměrná rychlost internetového připojení v USA pouze 4,7 Mbit/s. Do roku 2017 již narostl na 18,7 Mbit/s a brzy se všude objeví 5G a začne nová éra. I přesto, že je celková infrastruktura na cloudové hraní připravena, již zmíněný problém „poslední míle“ zůstává.
Jedna jeho stránka, kterou nazýváme objektivní: uživatel má skutečně problémy se sítí. Obsluha například nezvýrazňuje udávanou maximální rychlost. Nebo používáte 2,4 GHz WiFi, hlučné s mikrovlnkou a bezdrátovou myší.
Druhá strana, kterou nazýváme subjektivní: uživatel ani netuší, že má problémy se sítí (neví, že neví)! V lepším případě má jistotu, že od té doby, co mu operátor prodává tarif 100 Mbit/s, má internet 100 Mbit/s. Přinejhorším netuší, co je router a internet se dělí na modrý a barevný. Skutečný případ od Kasdeva.
Modrý a barevný internet.
Obě části problému poslední míle jsou ale řešitelné. V Remote Click k tomu používáme aktivní a pasivní mechanismy. Níže je podrobný příběh o tom, jak se vyrovnávají s překážkami.
Aktivní mechanismy
1. Efektivní kódování přenášených dat odolné proti šumu alias redundance (FEC - Forward Error Correction)
Při přenosu video dat ze serveru na klienta se používá kódování odolné proti šumu. S jeho pomocí obnovujeme původní data při jejich částečné ztrátě kvůli problémům se sítí. Co dělá naše řešení efektivním?
- Rychlost. Kódování a dekódování je velmi rychlé. I na „slabých“ počítačích operace netrvá déle než 1 ms pro 0,5 MB dat. Kódování a dekódování tedy nepřidává téměř žádnou latenci při hraní přes cloud. Důležitost nelze přeceňovat.
- Maximální potenciál obnovy dat. Konkrétně jde o poměr přebytečného objemu dat a objemu potenciálně obnovitelného. V našem případě je poměr = 1. Řekněme, že potřebujete přenést 1 MB videa. Pokud během kódování přidáme 300 KB dalších dat (toto se nazývá redundance), pak během procesu dekódování k obnovení 1 původního megabajtu potřebujeme pouze libovolný 1 MB z celkových 1,3 MB, které server odeslal. Jinými slovy, můžeme ztratit 300 KB a přesto obnovit původní data. Jak vidíte, 300 / 300 = 1. To je maximální možná účinnost.
- Flexibilita v nastavení dalšího objemu dat během kódování. Můžeme nakonfigurovat samostatnou úroveň redundance pro každý snímek videa, který je třeba přenést po síti. Například tím, že si všimneme problémů v síti, můžeme zvýšit nebo snížit úroveň redundance.
Dooma hrajeme přes Playkey na Core i3, 4 GB RAM, MSI GeForce GTX 750.
2. Přenos dat
Alternativním způsobem boje proti ztrátám je opakované vyžádání údajů. Pokud se například server a uživatel nacházejí v Moskvě, pak zpoždění přenosu nepřesáhne 5 ms. S touto hodnotou bude mít klientská aplikace čas na vyžádání a přijetí ztracené části dat ze serveru, aniž by si toho uživatel všiml. Náš systém sám rozhoduje, kdy použít redundanci a kdy přesměrování.
3. Individuální nastavení pro přenos dat
Abychom zvolili optimální způsob boje se ztrátami, náš algoritmus analyzuje síťové připojení uživatele a nakonfiguruje systém přenosu dat individuálně pro každý případ.
Vypadá:
- typ připojení (Ethernet, WiFi, 3G atd.);
- Použitý frekvenční rozsah WiFi - 2,4 GHz nebo 5 GHz;
- Síla signálu WiFi.
Pokud spoje seřadíme podle ztrát a zpoždění, tak nejspolehlivější je samozřejmě drát. Přes Ethernet jsou ztráty vzácné a zpoždění na poslední míli jsou extrémně nepravděpodobné. Poté přichází WiFi 5 GHz a teprve poté WiFi 2,4 GHz. Mobilní připojení jsou obecně svinstvo, čekáme na 5G.
Při použití WiFi systém automaticky nakonfiguruje adaptér uživatele a přepne jej do režimu nejvhodnějšího pro použití v cloudu (například deaktivuje úsporu energie).
4. Přizpůsobte kódování
Streamování videa existuje díky kodekům – programům pro kompresi a obnovu video dat. V nekomprimované podobě může jedna sekunda videa snadno přesáhnout sto megabajtů a kodek tuto hodnotu řádově snižuje. Používáme kodeky H264 a H265.
H264 je nejoblíbenější. Všichni hlavní výrobci grafických karet jej podporují v hardwaru již více než deset let. H265 je odvážný mladý nástupce. Hardwarově to začali podporovat zhruba před pěti lety. Kódování a dekódování v H265 vyžaduje více zdrojů, ale kvalita komprimovaného snímku je znatelně vyšší než v H264. A to bez zvýšení hlasitosti!
Jaký kodek zvolit a jaké parametry kódování nastavit pro konkrétního uživatele, na základě jeho hardwaru? Netriviální úkol, který řešíme automaticky. Chytrý systém analyzuje možnosti zařízení, nastavuje optimální parametry kodéru a vybírá dekodér na straně klienta.
5. Náhrada ztrát
Nechtěli jsme si to přiznat, ale ani my nejsme dokonalí. Některá data ztracená v hlubinách sítě nelze obnovit a nemáme čas je poslat zpět. Ale i v tomto případě existuje cesta ven.
Například úprava bitrate. Náš algoritmus neustále monitoruje množství dat odesílaných ze serveru klientovi. Zaznamenává každý nedostatek a dokonce předpovídá možné budoucí ztráty. Jeho úkolem je včas zaznamenat a ideálně předvídat, kdy ztráty dosáhnou kritické hodnoty a začnou vytvářet rušení na obrazovce znatelné pro uživatele. A v tuto chvíli upravte objem odesílaných dat (bitrate).
Využíváme také zneplatnění nesebraných snímků a mechanismus referenčních snímků ve video streamu. Oba nástroje snižují počet znatelných artefaktů. To znamená, že i při vážném přerušení přenosu dat zůstává obraz na obrazovce přijatelný a hra zůstává hratelná.
6. Distribuované zasílání
Odesílání dat distribuovaných v čase také zlepšuje kvalitu streamování. Jak přesně distribuovat závisí na konkrétních ukazatelích v síti, například na přítomnosti ztrát, pingu a dalších faktorech. Náš algoritmus je analyzuje a vybere nejlepší možnost. Někdy distribuce během několika milisekund výrazně snižuje ztráty.
7. Snižte latenci
Jednou z klíčových vlastností při hraní přes cloud je latence. Čím je menší, tím je hraní pohodlnější. Zpoždění lze rozdělit na dvě části:
- zpoždění sítě nebo přenosu dat;
- systémové zpoždění (odstranění kontroly na straně klienta, zachycení obrazu na serveru, kódování obrazu, výše uvedené mechanismy pro přizpůsobení dat pro odesílání, sběr dat na klientovi, dekódování a vykreslování obrazu).
Síť závisí na infrastruktuře a nakládání s ní je problematické. Pokud drát přežvýkaly myši, tanec s tamburínou nepomůže. Ale latenci systému lze výrazně snížit a kvalita cloudového hraní pro hráče se dramaticky změní. Kromě již zmíněného kódování odolného proti hluku a personalizovaného nastavení využíváme další dva mechanismy.
- Rychle přijímejte data z ovládacích zařízení (klávesnice, myš) na straně klienta. I na slabých počítačích k tomu stačí 1-2 ms.
- Kreslení systémového kurzoru na klienta. Ukazatel myši se nezpracovává na vzdáleném serveru, ale v klientovi Playkey na počítači uživatele, tedy bez sebemenšího zpoždění. Ano, na samotné ovládání hry to nemá vliv, ale hlavní je zde lidské vnímání.
Kreslení kurzoru bez zpoždění v Playkey na příkladu Apex Legends
S využitím naší technologie, s latencí sítě 0 ms a prací s video streamem 60 FPS, nepřesahuje latence celého systému 35 ms.
Pasivní mechanismy
Podle našich zkušeností mnoho uživatelů jen málo tuší, jak se jejich zařízení připojují k internetu. V rozhovorech s hráči se ukázalo, že někteří nevědí, co je router. A to je v pořádku! K řízení auta nemusíte znát spalovací motor. Neměli byste vyžadovat, aby uživatel měl znalosti o správci systému, aby mohl hrát.
Stále je však důležité sdělit některé technické body, aby hráč mohl samostatně odstranit bariéry na své straně. A my mu pomáháme.
1. Indikace podpory 5GHz WiFi
Výše jsme psali, že vidíme standard Wi-Fi – 5 GHz nebo 2,4 GHz. Víme také, zda síťový adaptér uživatelského zařízení podporuje schopnost pracovat na 5 GHz. A pokud ano, pak doporučujeme použít tento rozsah. Sami zatím nemůžeme změnit frekvenci, protože nevidíme vlastnosti routeru.
2. Indikace síly signálu WiFi
Pro některé uživatele může být signál WiFi slabý, i když internet funguje dobře a zdá se, že má přijatelnou rychlost. Problém odhalí právě cloudové hraní, které síť podrobuje reálným testům.
Síla signálu je ovlivněna překážkami, jako jsou zdi a rušení od jiných zařízení. Ty samé mikrovlny vydávají hodně. V důsledku toho vznikají ztráty, které jsou při práci na internetu nepostřehnutelné, ale při hraní přes cloud kritické. V takových případech varujeme uživatele před rušením, doporučujeme přiblížit se k routeru a vypnout „hlučná“ zařízení.
3. Označení spotřebitelů provozu
I když je síť v pořádku, jiné aplikace mohou spotřebovávat příliš mnoho provozu. Pokud například souběžně s hrou v cloudu běží video na Youtube nebo se stahují torrenty. Naše aplikace identifikuje zloděje a hráče na ně upozorní.
Obavy z minulosti – boření mýtů o cloudovém hraní
Cloudové hraní se jako zásadně nový způsob konzumace herního obsahu snaží prorazit na trhu již téměř deset let. A jako u každé inovace je jejich historie sérií malých vítězství a velkých porážek. Není divu, že cloudové hraní v průběhu let zarostlo mýty a předsudky. Na úsvitu technologického vývoje byly oprávněné, ale dnes jsou zcela neopodstatněné.
Mýtus 1. Obraz v cloudu je horší než v originále – je to, jako byste hráli na YouTube
Dnes, v technicky vyspělém cloudovém řešení, jsou snímky originálu a cloudu téměř totožné – rozdíl nelze pouhým okem zjistit. Individuální přizpůsobení kodéru vybavení hráče a sada mechanismů pro boj se ztrátami tento problém uzavírají. Na kvalitní síti nedochází k rozmazání rámečků ani grafických artefaktů. Dokonce bereme v potaz i povolení. Nemá smysl streamovat v 1080p, pokud přehrávač používá 720p.
Níže jsou dvě videa Apex Legends z našeho kanálu. V jednom případě se jedná o nahrávání hry při hraní na PC, v druhém přes Playkey.
Apex Legends na PC
Apex Legends na Playkey
Mýtus 2. Nestálá kvalita
Stav sítě je skutečně nestabilní, ale tento problém byl vyřešen. Dynamicky měníme nastavení kodéru na základě kvality sítě uživatele. A udržujeme trvale přijatelnou úroveň FPS pomocí speciálních technik snímání obrazu.
Jak to funguje? Hra má 3D engine, který buduje 3D svět. Uživateli se však zobrazí plochý obrázek. Aby to viděl, je pro každý snímek vytvořen paměťový obrázek – jakási fotografie toho, jak je tento 3D svět viděn z určitého bodu. Tento obraz je uložen v zakódované podobě ve vyrovnávací paměti video. Vezmeme jej z video paměti a předáme kodéru, který jej již dešifruje. A tak dále s každým snímkem, jeden po druhém.
Naše technologie vám umožňuje zachytit a dekódovat obrázky v jednom streamu, což zvyšuje FPS. A pokud jsou tyto procesy prováděny paralelně (docela oblíbené řešení na trhu cloudových her), pak bude kodér neustále přistupovat k zachycení, sbírat nové snímky se zpožděním a podle toho je přenášet se zpožděním.
Video v horní části obrazovky je zachyceno pomocí technologie snímání a dekódování jednoho proudu.
Mýtus 3. Kvůli zpožděním v ovládání budu v multiplayeru „rakovina“.
Zpoždění ovládání je obvykle několik milisekund. A pro koncového uživatele je obvykle neviditelný. Občas je ale vidět drobný nesoulad mezi pohybem myši a pohybem kurzoru. Nic to neovlivní, ale působí to negativním dojmem. Výše popsané kreslení kurzoru přímo na zařízení uživatele tuto nevýhodu odstraňuje. Jinak je celková latence systému 30-35 ms tak nízká, že si hráč ani jeho soupeři v zápase ničeho nevšimnou. O výsledku bitvy rozhodují pouze dovednosti. Důkaz je níže.
Streamer se ohýbá pomocí Playkey
Co je další
Cloudové hraní je již realitou. Playkey, PlayStation Now, Shadow fungují služby s vlastním publikem a místem na trhu. A stejně jako mnoho mladých trhů bude cloudové hraní v nadcházejících letech rychle růst.
Jedním ze scénářů, který se nám jeví jako nejpravděpodobnější, je vznik vlastních služeb od vydavatelů her a telekomunikačních operátorů. Někteří vyvinou své vlastní, jiní budou používat hotová balená řešení, jako je RemoteClick.net. Čím více hráčů na trhu bude, tím rychleji se cloudový způsob konzumace herního obsahu stane mainstreamem.
Zdroj: www.habr.com