Cloud-Gaming wird als eine der Schlüsseltechnologien betrachtet, die man jetzt im Auge behalten sollte. In den nächsten sechs Jahren wird dieser Markt voraussichtlich um das Zehnfache wachsen – von 45 Millionen Dollar im Jahr 2018 auf 450 Millionen Dollar im Jahr 2024. Technologiegiganten haben bereits begonnen, diesen Bereich zu erobern: Google und Nvidia haben Beta-Versionen ihrer Cloud-Gaming-Dienste gestartet, und Unternehmen wie Microsoft, EA, Ubisoft, Amazon und Verizon stehen bereit, ebenfalls einzusteigen.

Für Gamer bedeutet das, dass sie schon bald keine Geld mehr für Hardware-Upgrades ausgeben müssen und leistungsstarke Spiele auf schwächeren Rechnern spielen können. Ist das auch für andere Beteiligte der Ökosystem vorteilhaft? Wir erklären, warum Cloud-Gaming ihre Einnahmen steigern wird und wie wir eine Technologie entwickelt haben, die den Eintritt in diesen vielversprechenden Markt erleichtert.

Publisher, Entwickler, TV-Hersteller und Telekommunikationsanbieter: Warum benötigen sie alle Cloud-Gaming?

Spielentwickler und -verlage sind bestrebt, ihr Produkt so schnell wie möglich an die größte Anzahl von Spielern auszuliefern. Derzeit erreichen laut unseren Daten 70 % der potenziellen Käufer das Spiel nicht – sie warten nicht auf den Download des Clients und der Installationsdatei, die mehrere Gigabyte groß ist. Gleichzeitig können 60 % der Nutzer, wenn man ihre Grafikkarten betrachtet,grundsätzlich keine leistungsstarken Spiele (AAA-Titel) auf ihren Computern in akzeptabler Qualität ausführen. Cloud-Gaming wird dieses Problem lösen – es wird nicht nur die Einnahmen der Verlage und Entwickler nicht mindern, sondern ihnen auch helfen, die zahlende Nutzerbasis zu erhöhen.

Auch TV- und Streaming-Gerätehersteller wenden sich zunehmend dem Cloud-Gaming zu. In der Ära der Smart Homes und Sprachassistenten müssen sie zunehmend um die Aufmerksamkeit der Nutzer konkurrieren, und die Spielesupport-Funktion ist der Hauptweg, um diese Aufmerksamkeit zu gewinnen. Mit integriertem Cloud-Gaming können ihre Kunden moderne Spiele direkt auf dem Fernseher spielen und zahlen dafür an den Hersteller.

Ein weiterer potenziell aktiver Akteur im Ökosystem sind die Telekommunikationsanbieter. Ihr Weg, die Einnahmen zu steigern, besteht darin, Zusatzdienste anzubieten. Gaming ist genau einer dieser Dienste, den die Anbieter bereits aktiv einführen. Ростелеком hat den Tarif „Игровой“ eingeführt, und Akado verkauft den Zugang zu unserem Service Playkey. Dabei geht es nicht nur um Anbieter von Breitband-Internet. Auch Mobilfunkanbieter können durch die aktive Verbreitung von 5G Cloud-Gaming als zusätzliche Einnahmequelle nutzen.

Trotz vielversprechender Perspektiven ist der Markteintritt nicht so einfach. Allen bestehenden Diensten, einschließlich der Produkte technologischer Giganten, ist es bisher nicht gelungen, das Problem der „letzten Meile“ vollständig zu überwinden. Das bedeutet, dass aufgrund der Unzulänglichkeiten des Netzwerks im Haus oder in der Wohnung die Internetgeschwindigkeiten für ein reibungsloses Cloud-Gaming nicht ausreichen.

Schauen Sie, wie das WiFi-Signal abnimmt, während es sich von dem Router durch die Wohnung ausbreitet.

Spielanbieter, die schon lange auf dem Markt sind und über leistungsstarke Ressourcen verfügen, nehmen allmählich die Herausforderung an. Doch ein Cloud-Gaming-Dienst aus dem Nichts im Jahr 2019 zu starten, bedeutet, viel Geld und Zeit zu investieren und möglicherweise keine effektive Lösung zu schaffen. Um allen Akteuren im Ökosystem zu helfen, auf dem schnell wachsenden Markt zu gedeihen, haben wir eine Technologie entwickelt, die es ermöglicht, einen Cloud-Gaming-Dienst schnell und kostengünstig zu starten.

Wie wir eine Technologie entwickelt haben, die es ermöglicht, einen Cloud-Gaming-Dienst einfach zu starten

Unsere Cloud-Gaming-Technologie begann Playkey bereits im Jahr 2012 zu entwickeln. Der kommerzielle Start fand 2014 statt, und bis 2016 hatten 2,5 Millionen Spieler den Dienst zumindest einmal genutzt. Während der gesamten Entwicklung haben wir nicht nur das Interesse von Gamern, sondern auch von Herstellern von TV-Set-Top-Boxen und Telekommunikationsanbietern erlebt. Mit NetByNet und „Er-Telekom“ haben wir sogar einige Pilotprojekte gestartet. 2018 entschlossen wir uns, dass unser Produkt möglicherweise ein B2B-Zukunft hat.

Für jedes Unternehmen eine individuelle Lösung für die Integration von Cloud-Gaming zu entwickeln, wie wir es in unseren Pilotprojekten gemacht haben, ist problematisch. Jede solche Implementierung dauerte zwischen drei Monaten und einem halben Jahr. Warum? Alle haben unterschiedliche Hardware und Betriebssysteme: Einige benötigen Cloud-Gaming für ihre Android-Konsole, während andere es als iFrame im Webinterface ihres Benutzerkontos für das Streaming auf PCs nutzen möchten. Zudem haben alle unterschiedliche Designs, Abrechnungsmodelle (eine völlig eigene Welt!) und andere Besonderheiten. Es wurde klar, dass wir entweder das Entwicklungsteam verzehnfachen oder eine möglichst universelle Box-Lösung für B2B schaffen müssen.

Im März 2019 haben wir Remote Click. Diese Software können Unternehmen auf ihren Servern installieren und einen funktionierenden Cloud-Gaming-Dienst erhalten. Wie wird das für den Nutzer aussehen? Er sieht auf der gewohnten Website einen Button, mit dem er das Spiel in der Cloud starten kann. Nach dem Klick wird das Spiel auf dem Server des Unternehmens gestartet, und der Nutzer kann den Stream sehen und remote spielen. So könnte das in beliebten digitalen Vertriebsdiensten für Spiele aussehen.

Aktiver Kampf für Qualität. Und passiv ebenfalls.

Wie Remote Click mit zahlreichen technischen Barrieren umgeht, erfahren Sie jetzt. Cloud-Gaming der ersten Welle (z. B. OnLive) wurde durch die niedrige Internetqualität der Nutzer beeinträchtigt. Im Jahr 2010 lag die durchschnittliche Internetgeschwindigkeit in den USA bei gerade mal 4,7 Mbit/s. Bis 2017 stieg sie bereits auf 18,7 Mbit/s, und bald wird 5G überall verfügbar sein, was eine neue Ära einläutet. Trotz der Tatsache, dass die Infrastruktur insgesamt für Cloud-Gaming bereit ist, bleibt das bereits erwähnte Problem der "letzten Meile" bestehen.

Eine Seite dieses Problems, die wir als objektiv bezeichnen, ist: Der Nutzer hat tatsächlich Netzprobleme. Zum Beispiel weist der Anbieter nicht die angekündigte Maximalgeschwindigkeit zu. Oder es wird ein 2,4 GHz WLAN verwendet, das durch die Mikrowelle und eine drahtlose Maus gestört wird.

Die andere Seite, die wir subjektiv nennen: Der Nutzer ist sich nicht einmal bewusst, dass er Probleme mit dem Netzwerk hat (er weiß nicht, dass er nichts weiß)! Im besten Fall ist er sich sicher, dass er, da der Anbieter ihm einen Tarif von 100 Mbit/s verkauft, auch Internet mit 100 Mbit/s hat. Im schlimmsten Fall hat er keine Vorstellung davon, was ein Router ist, und teilt das Internet in blau und farbig ein. Ein echtes Beispiel aus dem Support.

Blaues und farbiges Internet.

Doch beide Aspekte des Problems der "letzten Meile" sind lösbar. Bei Remote Click setzen wir dafür aktive und passive Mechanismen ein. Im Folgenden eine ausführliche Erklärung, wie sie die Hindernisse bewältigen.

Aktive Mechanismen

1. Effiziente Fehlerkorrektur-Codierung der übertragenden Daten, auch bekannt als Redundanz (FEC – Forward Error Correction)

Bei der Übertragung von Videodaten vom Server zum Client wird eine fehlerresistente Codierung verwendet. Damit stellen wir die Originaldaten bei teilweisem Verlust aufgrund von Netzwerkproblemen wieder her. Was macht unsere Lösung effizient?

1. Geschwindigkeit. Die Kodierung und Dekodierung erfolgen sehr schnell. Selbst auf "schwachen" Computern dauert die Operation nicht länger als 1 ms für 0,5 MB Daten. Dadurch fügen Kodierung und Dekodierung beim Spielen über die Cloud nahezu keine Verzögerungen hinzu. Ihre Bedeutung kann kaum überschätzt werden.

1. Das maximale Potenzial der Datenwiederherstellung. Genauer gesagt das Verhältnis von überflüssigen Daten zu den potenziell wiederherstellbaren Datenmengen. In unserem Fall beträgt das Verhältnis 1. Angenommen, wir müssen 1 MB Video übertragen. Wenn wir während der Kodierung 300 KB zusätzliche Daten (dies wird als Redundanz bezeichnet) hinzufügen, benötigen wir im Dekodierungsprozess nur 1 beliebiges MB aus den insgesamt 1,3 MB, die der Server gesendet hat, um 1 originalen Megabyte wiederherzustellen. Anders gesagt, wir könnten 300 KB verlieren und dennoch die ursprünglichen Daten wiederherstellen. Wie zu sehen, beträgt 300 / 300 = 1. Dies ist die maximal mögliche Effizienz.
2. Flexibilität bei der Einstellung des zusätzlichen Datenvolumens während der Kodierung. Wir können für jedes Videobild, das über das Netzwerk übertragen werden soll, ein individuelles Redundanzniveau einstellen. Zum Beispiel, wenn Netzwerkprobleme festgestellt werden, können wir das Redundanzniveau erhöhen oder senken.  

Wir spielen Doom über Playkey auf einem Core i3 mit 4 GB RAM und einer MSI GeForce GTX 750.

2. Datennachsendung

Eine alternative Methode zur Bekämpfung von Datenverlusten besteht darin, die Daten erneut anzufordern. Wenn beispielsweise der Server und der Benutzer sich in Moskau befinden, wird die Übertragungsverzögerung 5 ms nicht überschreiten. In diesem Fall hat die Client-Anwendung genug Zeit, um die verlorenen Daten unbemerkt vom Benutzer erneut beim Server anzufordern. Unser System entscheidet selbst, wann es Redundanz anwenden und wann es eine Nachsendung durchführen soll.

3. Individuelle Datenübertragungseinstellungen

Um die optimale Methode zur Bekämpfung von Verlusten auszuwählen, analysiert unser Algorithmus die Netzwerkverbindung des Benutzers und passt das Datenübertragungssystem individuell für jeden Fall an.

Er betrachtet:

• Art der Verbindung (Ethernet, WiFi, 3G usw.);
• benutztes WiFi-Frequenzband — 2,4 GHz oder 5 GHz;
• WiFi-Signalstärke.

Wenn man Verbindungen nach Verlusten und Latenz bewertet, ist Kabel natürlich am zuverlässigsten. Über Ethernet sind Verluste selten, und Latenzen auf der "letzten Meile" sind extrem unwahrscheinlich. Danach kommt WiFi 5 GHz und erst dann WiFi 2,4 GHz. Mobile Verbindungen sind im Prinzip unbrauchbar, wir warten auf 5G.

Bei der Nutzung von WiFi passt das System automatisch den Adapter des Benutzers an, indem es ihn in den am besten geeigneten Modus für die Cloud-Nutzung versetzt (zum Beispiel durch das Deaktivieren von Energiesparfunktionen).

4. Individuelle Einstellung der Kodierung

Das Streaming von Videos ist dank Codec-Technologien möglich – Programmen zur Kompression und Wiederherstellung von Videodaten. Im unkomprimierten Format übersteigt eine Sekunde Video leicht mehrere hundert Megabyte, während der Codec diese Menge um einen Faktor reduziert. Wir setzen die Codecs H264 und H265 ein.

H264 ist der beliebteste Codec. Hardwareseitig unterstützen ihn alle Hauptakteure der Grafikkartenhersteller bereits seit über einem Jahrzehnt. H265 ist der mutige, junge Nachfolger. Seine Hardwareunterstützung begann vor etwa fünf Jahren. Die Kodierung und Dekodierung in H265 benötigt mehr Ressourcen, bietet jedoch eine deutlich höhere Qualität des komprimierten Bildes im Vergleich zu H264 – und das ohne Volumensteigerung!

Welcher Codec sollte ausgewählt werden und welche Encoding-Parameter sollten für einen bestimmten Benutzer basierend auf dessen Hardware eingestellt werden? Es ist eine komplexe Herausforderung, die bei uns automatisch gelöst wird. Ein intelligentes System analysiert die Hardwarefähigkeiten, setzt optimale Encoder-Parameter und wählt den Decoder auf der Clientseite aus.

5. Verlustkompensation

Wir wollten es nicht eingestehen, aber auch wir sind nicht perfekt. Einige Daten, die im Netzwerk verloren gehen, sind irreparabel, und wir können sie nicht nachliefern. Doch selbst in diesem Fall gibt es eine Lösung.

Zum Beispiel die Anpassung der Bitrate. Unser Algorithmus überwacht ständig die Datenmenge, die vom Server an den Client übertragen wird. Er registriert jeden Verlust und kann sogar zukünftige Verluste vorhersagen. Seine Aufgabe ist es, rechtzeitig zu erkennen, und idealerweise vorherzusagen, wann die Verluste einen kritischen Punkt erreichen und spürbare Störungen auf dem Bildschirm verursachen. Und zu diesem Zeitpunkt die übertragene Datenmenge (Bitrate) anzupassen.

Außerdem nutzen wir die Invalidierung unbenutzter Frames und Mechanismen zur Bezugnahme auf Frames im Videostream. Beide Werkzeuge reduzieren die Anzahl sichtbarer Artefakte. Das bedeutet, dass selbst bei schwerwiegenden Störungen der Datenübertragung das Bild auf dem Bildschirm akzeptabel bleibt und das Spiel spielbar ist.

6. Verteilte Datenübertragung

Die zeitlich verteilte Übertragung von Daten verbessert ebenfalls die Streaming-Qualität. Wie genau die Verteilung erfolgt, hängt von den spezifischen Netzwerkparametern ab, wie z. B. Verlusten, Ping und anderen Faktoren. Unser Algorithmus analysiert diese und wählt die optimale Option aus. Manchmal reduziert eine Verteilung im Zeitrahmen von mehreren Millisekunden die Verluste erheblich.

7. Latenzreduktion

Eine der entscheidenden Eigenschaften beim Spielen über die Cloud ist die Latenz. Je geringer sie ist, desto angenehmer gestaltet sich das Spielen. Die Latenz lässt sich grob in zwei Teile unterteilen:

• netto oder Übertragungslatenz;

• Systemlatenz (Steuerung auf der Client-Seite, Bildaufnahme auf dem Server, Bildkodierung, die zuvor genannten Mechanismen zur Anpassung der Daten für die Übertragung, Datensammlung auf dem Client, Bilddekodierung und -darstellung).

Das Netzwerk hängt von der Infrastruktur ab, und es ist problematisch, damit zu kämpfen. Wenn das Kabel von Mäusen angeknabbert wurde, helfen keine Tänze mit dem Tamburin. Doch die Systemverzögerung kann erheblich reduziert werden, was die Qualität des Cloud-Gamings für den Spieler drastisch verändern wird. Neben der bereits erwähnten Störfesten Kodierung und den personalisierten Einstellungen nutzen wir noch zwei weitere Mechanismen.

1. Schnelle Übertragung von Daten von den Eingabegeräten (Tastatur, Maus) auf der Client-Seite. Selbst auf schwächeren Computern genügen dafür 1–2 ms.
2. Die Anzeige des Systemzeigers auf dem Client. Der Mauszeiger wird nicht auf dem entfernten Server verarbeitet, sondern im Playkey-Client auf dem Computer des Nutzers, also ohne geringste Verzögerungen. Ja, das hat keinen Einfluss auf die tatsächliche Steuerung im Spiel, aber das Wichtigste hier ist die menschliche Wahrnehmung.  

Anzeige des Zeigers ohne Verzögerung in Playkey am Beispiel von Apex Legends.

Mit unserer Technologie, bei einer Netzwerklatenz von 0 ms und einem Videostreaming von 60 FPS, übersteigt die gesamte Systemverzögerung nicht 35 ms.

Passive Mechanismen

Unsere Erfahrungen zeigen, dass viele Nutzer nicht genau wissen, wie ihre Geräte mit dem Internet verbunden sind. In Interviews mit Spielern stellte sich heraus, dass einige nicht wissen, was ein Router ist. Und das ist in Ordnung! Man muss kein Motorenexperte sein, um Auto zu fahren. Es ist nicht erforderlich, dass der Nutzer das Wissen eines Sysadmins hat, um spielen zu können.

Es gibt jedoch einige technische Punkte, die wichtig sind, um sicherzustellen, dass der Spieler selbst Barrieren auf seiner Seite abbauen kann. Und dabei unterstützen wir ihn.

1. Anzeige der WiFi 5 GHz Unterstützung

Wie bereits erwähnt, sehen wir den Wi-Fi Standard – 5 GHz oder 2,4 GHz. Außerdem wissen wir, ob der Netzwerkadapter des benutzten Geräts die Möglichkeit zur Nutzung von 5 GHz unterstützt. Sollte dies der Fall sein, empfehlen wir die Nutzung dieses Frequenzbereichs. Wir können die Frequenz derzeit nicht selbst ändern, da wir die Spezifikationen des Routers nicht sehen können.

2. Anzeige der WiFi Signalstärke

Bei einigen Nutzern kann das WiFi-Signal schwach sein, auch wenn das Internet gut funktioniert und die Geschwindigkeit akzeptabel erscheint. Das Problem wird besonders beim Cloud-Gaming sichtbar, das die Netzwerke auf echte Prüfungen stellt.

Die Signalstärke wird von Hindernissen beeinflusst – wie Wänden – und von Störungen durch andere Geräte. Selbst Mikrowellen strahlen nennenswert aus. Infolgedessen entstehen Verluste, die zwar bei der Internetnutzung unauffällig sind, aber für Cloud-Gaming kritisch sein können. In solchen Fällen warnen wir die Nutzer vor Störungen, schlagen vor, näher zum Router zu wechseln und „geräuschvolle“ Geräte auszuschalten.

3. Anzeige der Traffic-Nutzer

Selbst wenn das Netzwerk in Ordnung ist, können andere Anwendungen zu viel Traffic verbrauchen. Zum Beispiel, wenn parallel zum Cloud-Gaming ein Video auf YouTube läuft oder Torrents heruntergeladen werden. Unsere Anwendung identifiziert die „Diebe“ und warnt den Spieler.

Ängste aus der Vergangenheit – wir räumen mit Mythen über Cloud-Gaming auf.

Cloud-Gaming als prinzipiell neuer Weg, Gaming-Inhalte zu konsumieren, versucht seit fast zehn Jahren, sich auf dem Markt zu etablieren. Wie bei jeder Innovation ist ihre Geschichte eine Reihe kleiner Siege und lauter Niederlagen. Es ist nicht verwunderlich, dass Cloud-Gaming über die Jahre mit Mythen und Vorurteilen angereichert wurde. In der Anfangsphase der Technologie waren diese berechtigt, jedoch sind sie heute völlig unbegründet.

Mythos 1. Die Bildqualität in der Cloud ist schlechter als im Original – als würde man über YouTube spielen.

Heute sind in einer technisch fortgeschrittenen Cloud-Lösung die Bilder des Originals und der Cloud praktisch identisch – mit bloßem Auge sind keine Unterschiede zu erkennen. Die individuelle Anpassung des Encoders an die Hardware des Spielers und eine Reihe von Mechanismen zur Bekämpfung von Verlusten lösen dieses Problem. In einem qualitativ hochwertigen Netzwerk gibt es weder Unschärfe noch grafische Artefakte. Wir berücksichtigen sogar die Auflösung. Es macht keinen Sinn, ein Bild in 1080p zu streamen, wenn der Spieler 720p verwendet.

Unten finden Sie zwei Videos von Apex Legends von unserem Kanal. In einem Fall ist es eine Aufzeichnung des Gameplays auf dem PC, im anderen über Playkey.

Apex Legends auf PC

Apex Legends auf Playkey

Mythos 2. Instabile Qualität

Der Zustand des Netzwerks ist zwar unbeständig, aber dieses Problem wurde gelöst. Wir passen die Encoder-Einstellungen dynamisch an die Netzwerkqualität des Nutzers an. Dabei gewährleisten wir ein konstant akzeptables FPS-Niveau durch spezielle Techniken zur Bildaufnahme.

Wie funktioniert das? Ein Spiel nutzt eine 3D-Engine, um eine 3D-Welt zu gestalten. Dem Nutzer wird jedoch ein flaches Bild angezeigt. Um dies zu ermöglichen, wird für jedes Bild eine Speicherabbildung erstellt – eine Art Foto, wie diese 3D-Welt aus einem bestimmten Blickwinkel aussieht. Dieses Bild wird in kodierter Form im Grafikspeicher gehalten. Wir greifen darauf zu und übermitteln es an den Encoder, der es dann dekodiert. Und das geschieht mit jedem Frame, nacheinander.

Unsere Technologie ermöglicht es, das Bild in einem einzigen Stream zu erfassen und zu dekodieren, was die FPS erhöht. Wenn diese Prozesse jedoch parallel ablaufen (eine gängige Lösung im Bereich des Cloud-Gamings), greift der Encoder ständig auf die Bildaufnahme zu, erhält neue Bilder mit Verzögerung und überträgt sie entsprechend mit Verzögerung.

Das Video am oberen Bildschirmrand wurde mit Hilfe von Streaming- und Dekodierungstechnologie erfasst.

Mythos 3. Aufgrund von Lags im Spiel werde ich im Multiplayer „schwächer“ sein.

Die Verzögerung in der Steuerung beträgt normalerweise einige Millisekunden und ist für die Endbenutzer normalerweise nicht spürbar. Manchmal kann es jedoch zu einer kleinen Diskrepanz zwischen der Bewegung der Maus und der Position des Cursors kommen. Dies hat keine Auswirkungen, vermittelt jedoch einen negativen Eindruck. Die oben beschriebene Cursor-Rendering-Technologie direkt auf dem Benutzergerät beseitigt dieses Problem. Ansonsten ist die allgemeine Systemverzögerung von 30-35 ms so gering, dass weder der Spieler noch seine Gegner im Match etwas bemerken. Der Ausgang des Kampfes hängt ausschließlich von den Fähigkeiten ab. Der Beweis ist unten.

Der Streamer dominiert über Playkey.

Was kommt als Nächstes

Cloud-Gaming ist bereits Realität. Playkey, PlayStation Now, Shadow - das sind funktionierende Dienste mit ihren eigenen Zielgruppen und Marktanteilen. Und wie viele junge Märkte wird Cloud-Gaming in den kommenden Jahren rasant wachsen.

Ein mögliches Szenario, das uns am wahrscheinlichsten erscheint, ist das Entstehen eigener Dienste bei Spielepublishern und Telekommunikationsanbietern. Manche werden eigene Lösungen entwickeln, andere werden auf fertige Box-Lösungen wie RemoteClick.net zurückgreifen. Je mehr Anbieter auf dem Markt sind, desto schneller wird das cloudbasierte Konsumieren von Gaming-Inhalten zum Mainstream.

Quelle: habr.com