Cloud-Gaming Eine der Top-Technologien, die man sich derzeit ansehen sollte. In sechs Jahren soll dieser Markt um das Zehnfache wachsen – von 6 Millionen US-Dollar im Jahr 10 auf 45 Millionen US-Dollar im Jahr 2018. Technologiegiganten haben sich bereits auf den Weg gemacht, die Nische zu erkunden: Google und Nvidia haben Betaversionen ihrer Cloud-Gaming-Dienste auf den Markt gebracht, und Microsoft, EA, Ubisoft, Amazon und Verizon bereiten sich darauf vor, in die Szene einzusteigen.
Für Gamer bedeutet das, dass sie schon bald endlich kein Geld mehr für Hardware-Upgrades ausgeben können und leistungsstarke Spiele auf schwachen Rechnern ausführen können. Ist dies für andere Teilnehmer des Ökosystems von Vorteil? Wir sagen Ihnen, warum Cloud-Gaming ihre Einnahmen steigern wird und wie wir eine Technologie entwickelt haben, die den Einstieg in einen vielversprechenden Markt erleichtert.
Verlage, Entwickler, TV-Hersteller und Telekommunikationsbetreiber: Warum brauchen sie alle Cloud-Gaming?
Spieleherausgeber und -entwickler sind daran interessiert, ihr Produkt so schnell wie möglich einer möglichst großen Anzahl von Spielern zugänglich zu machen. Nach unseren Daten gelangen nun 70 % der potenziellen Käufer nicht zum Spiel – sie warten nicht auf den Download des Clients und die Installationsdatei mit einem Gewicht von mehreren zehn Gigabyte. Gleichzeitig 60 % der Nutzer Leistungsfähige Spiele (AAA-Niveau) können auf ihren Rechnern grundsätzlich nicht in akzeptabler Qualität ausgeführt werden. Cloud-Gaming kann dieses Problem lösen – es verringert nicht nur nicht die Einnahmen von Publishern und Entwicklern, sondern hilft ihnen auch dabei, ihr zahlendes Publikum zu vergrößern.
Auch Hersteller von TV-Geräten und Set-Top-Boxen setzen mittlerweile auf Cloud-Gaming. Im Zeitalter von Smart Homes und Sprachassistenten müssen sie zunehmend um die Aufmerksamkeit des Nutzers konkurrieren, und Gaming-Funktionalität ist das wichtigste Mittel, um diese Aufmerksamkeit zu erregen. Mit integriertem Cloud-Gaming kann der Kunde moderne Spiele direkt auf dem Fernseher ausführen und dafür den Hersteller bezahlen.
Ein weiterer potenziell aktiver Teilnehmer des Ökosystems sind Telekommunikationsbetreiber. Ihre Möglichkeit, den Umsatz zu steigern, besteht darin, zusätzliche Dienstleistungen anzubieten. Gaming ist nur einer dieser Dienste, die Betreiber bereits aktiv einführen. Rostelecom hat den Tarif „Game“ eingeführt, Akado verkauft den Zugang zu unserem Playkey-Dienst. Dabei geht es nicht nur um Breitband-Internetbetreiber. Mobilfunkbetreiber werden durch die aktive Verbreitung von 5G auch Cloud-Gaming zu ihrer zusätzlichen Einnahmequelle machen können.
Trotz der guten Aussichten ist der Markteintritt nicht so einfach. Alle bestehenden Dienste, darunter auch Produkte von Technologieriesen, haben es noch nicht geschafft, das Problem der „letzten Meile“ vollständig zu überwinden. Dies bedeutet, dass aufgrund der Unvollkommenheit des Netzwerks direkt im Haus oder in der Wohnung die Internetgeschwindigkeit des Benutzers nicht ausreicht, damit Cloud-Gaming ordnungsgemäß funktioniert.
Sehen Sie, wie das WLAN-Signal schwächer wird, während es sich vom Router in der gesamten Wohnung ausbreitet
Spieler, die schon lange auf dem Markt sind und über starke Ressourcen verfügen, arbeiten schrittweise daran, dieses Problem zu lösen. Aber wenn Sie Ihr Cloud-Gaming im Jahr 2019 von Grund auf neu starten, müssen Sie viel Geld und Zeit investieren und möglicherweise nie eine effektive Lösung finden. Um allen Ökosystemteilnehmern bei der Entwicklung in einem schnell wachsenden Markt zu helfen, haben wir eine Technologie entwickelt, die es Ihnen ermöglicht, Ihren Cloud-Gaming-Dienst schnell und ohne hohe Kosten zu starten.
Wie wir eine Technologie entwickelt haben, die Ihnen die Einführung Ihres Cloud-Gaming-Dienstes erleichtert
Playkey begann bereits 2012 mit der Entwicklung seiner Cloud-Gaming-Technologie. Der kommerzielle Start erfolgte im Jahr 2014 und bis 2016 nutzten bereits 2,5 Millionen Spieler den Dienst mindestens einmal. Während der gesamten Entwicklung haben wir nicht nur Interesse von Spielern, sondern auch von Set-Top-Box-Herstellern und Telekommunikationsbetreibern festgestellt. Wir haben sogar mehrere Pilotprojekte mit NetByNet und Er-Telecom gestartet. Im Jahr 2018 haben wir beschlossen, dass unser Produkt eine B2B-Zukunft haben könnte.
Es ist problematisch, für jedes Unternehmen eine eigene Version der Cloud-Gaming-Integration zu entwickeln, wie wir es in Pilotprojekten getan haben. Jede dieser Implementierungen dauerte zwischen drei und sechs Monaten. Warum? Jeder verfügt über unterschiedliche Geräte und Betriebssysteme: Manche benötigen Cloud-Gaming auf einer Android-Konsole, andere benötigen es als iFrame im Webinterface ihres persönlichen Accounts zum Streamen auf Computer. Darüber hinaus hat jeder ein anderes Design, eine andere Abrechnung (eine eigene wunderbare Welt!) und andere Funktionen. Es wurde klar, dass es notwendig war, entweder das Entwicklungsteam zu verzehnfachen oder die universellste B2B-Boxlösung zu entwickeln.
Im März 2019 starteten wir . Dabei handelt es sich um Software, die Unternehmen auf ihren Servern installieren können und so einen funktionierenden Cloud-Gaming-Dienst erhalten. Wie wird das für den Benutzer aussehen? Auf seiner üblichen Website wird ihm eine Schaltfläche angezeigt, mit der er das Spiel in der Cloud starten kann. Wenn Sie darauf klicken, wird das Spiel auf dem Server des Unternehmens gestartet, und der Benutzer sieht den Stream und kann aus der Ferne spielen. So könnte es bei beliebten Vertriebsdiensten für digitale Spiele aussehen.
Aktiver Kampf um Qualität. Und auch passiv.
Wir verraten Ihnen nun, wie Remote Click mit zahlreichen technischen Hürden umgeht. Cloud-Gaming der ersten Welle (zum Beispiel OnLive) wurde durch die schlechte Qualität des Internets bei den Nutzern ruiniert. Im Jahr 2010 betrug die durchschnittliche Internetverbindungsgeschwindigkeit in den USA nur 4,7 Mbit/s. Bis 2017 war es bereits auf 18,7 Mbit/s angewachsen, bald wird 5G überall auftauchen und eine neue Ära beginnt. Doch trotz der Tatsache, dass die gesamte Infrastruktur für Cloud-Gaming bereit ist, bleibt das bereits erwähnte Problem der „letzten Meile“ bestehen.
Eine Seite davon, die wir als objektiv bezeichnen: Der Benutzer hat tatsächlich Probleme mit dem Netzwerk. Beispielsweise weist der Bediener nicht auf die angegebene Höchstgeschwindigkeit hin. Oder Sie nutzen 2,4-GHz-WLAN, laut mit einer Mikrowelle und einer kabellosen Maus.
Die andere Seite, die wir subjektiv nennen: Der Benutzer ahnt nicht einmal, dass er Probleme mit dem Netzwerk hat (weiß nicht, dass er es nicht weiß)! Bestenfalls ist er sicher, dass er 100 Mbit/s Internet hat, da ihm der Betreiber einen 100-Mbit/s-Tarif verkauft. Im schlimmsten Fall hat er keine Ahnung, was ein Router ist, und das Internet ist in Blau und Farbe unterteilt. Ein echter Fall von Kasdev.
Blaues und farbiges Internet.
Aber beide Teile des Problems der letzten Meile sind lösbar. Bei Remote Click nutzen wir hierfür aktive und passive Mechanismen. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Geschichte darüber, wie sie mit Hindernissen umgehen.
Aktive Mechanismen
1. Effektive rauschresistente Codierung der übertragenen Daten, auch Redundanz genannt (FEC – Forward Error Correction)
Bei der Übertragung von Videodaten vom Server zum Client wird eine rauschresistente Kodierung verwendet. Mit seiner Hilfe stellen wir die Originaldaten wieder her, wenn diese aufgrund von Netzwerkproblemen teilweise verloren gehen. Was macht unsere Lösung effektiv?
- Geschwindigkeit. Die Kodierung und Dekodierung erfolgt sehr schnell. Selbst auf „schwachen“ Rechnern dauert der Vorgang für 1 MB Daten nicht länger als 0,5 ms. Somit kommt es beim Abspielen über die Cloud durch Kodierung und Dekodierung nahezu zu keiner Latenz. Die Bedeutung kann nicht hoch genug eingeschätzt werden.
- Maximales Datenwiederherstellungspotenzial. Nämlich das Verhältnis von überschüssigem Datenvolumen und potenziell wiederherstellbarem Volumen. In unserem Fall ist das Verhältnis = 1. Nehmen wir an, Sie müssen 1 MB Video übertragen. Wenn wir während der Codierung 300 KB zusätzliche Daten hinzufügen (dies wird als Redundanz bezeichnet), benötigen wir während des Decodierungsprozesses zur Wiederherstellung von 1 ursprünglichen Megabyte nur 1 MB der insgesamt 1,3 MB, die der Server gesendet hat. Mit anderen Worten: Wir können 300 KB verlieren und trotzdem die Originaldaten wiederherstellen. Wie Sie sehen, ist 300 / 300 = 1. Dies ist die maximal mögliche Effizienz.
- Flexibilität bei der Einrichtung von zusätzlichem Datenvolumen beim Kodieren. Wir können für jedes Videobild, das über das Netzwerk übertragen werden muss, eine separate Redundanzstufe konfigurieren. Wenn wir beispielsweise Probleme im Netzwerk erkennen, können wir den Grad der Redundanz erhöhen oder verringern.
Wir spielen Doom per Playkey auf Core i3, 4 GB RAM, MSI GeForce GTX 750.
2. Datenübertragung
Eine alternative Möglichkeit, Verluste zu bekämpfen, besteht darin, Daten wiederholt anzufordern. Wenn sich beispielsweise Server und Benutzer in Moskau befinden, beträgt die Übertragungsverzögerung nicht mehr als 5 ms. Mit diesem Wert hat die Client-Anwendung Zeit, den verlorenen Teil der Daten vom Server anzufordern und zu empfangen, ohne dass der Benutzer es bemerkt. Unser System entscheidet selbst, wann Redundanz und wann Weiterleitung eingesetzt wird.
3. Individuelle Einstellungen zur Datenübertragung
Um den optimalen Weg zur Verlustbekämpfung zu wählen, analysiert unser Algorithmus die Netzwerkverbindung des Benutzers und konfiguriert das Datenübertragungssystem individuell für jeden Fall.
Er sieht aus:
- Verbindungstyp (Ethernet, WLAN, 3G usw.);
- Verwendeter WLAN-Frequenzbereich – 2,4 GHz oder 5 GHz;
- WLAN-Signalstärke.
Wenn wir Verbindungen nach Verlusten und Verzögerungen ordnen, dann ist natürlich die Leitung die zuverlässigste. Über Ethernet sind Verluste selten und Verzögerungen auf der letzten Meile äußerst unwahrscheinlich. Dann kommt WLAN 5 GHz und erst dann WLAN 2,4 GHz. Mobilfunkverbindungen sind generell Müll, wir warten auf 5G.
Bei Verwendung von WLAN konfiguriert das System den Adapter des Benutzers automatisch und versetzt ihn in den Modus, der für die Verwendung in der Cloud am besten geeignet ist (z. B. Deaktivieren des Energiesparens).
4. Passen Sie die Kodierung an
Video-Streaming ist dank Codecs möglich – Programme zum Komprimieren und Wiederherstellen von Videodaten. In unkomprimierter Form kann eine Sekunde Video leicht hundert Megabyte überschreiten, und der Codec reduziert diesen Wert um eine Größenordnung. Wir verwenden die Codecs H264 und H265.
H264 ist am beliebtesten. Alle großen Grafikkartenhersteller unterstützen es seit über einem Jahrzehnt in der Hardware. Der H265 ist ein mutiger junger Nachfolger. Sie haben vor etwa fünf Jahren damit begonnen, es in Hardware zu unterstützen. Das Kodieren und Dekodieren in H265 erfordert mehr Ressourcen, aber die Qualität des komprimierten Frames ist deutlich höher als in H264. Und ohne die Lautstärke zu erhöhen!
Welchen Codec soll man wählen und welche Kodierungsparameter sollte man für einen bestimmten Benutzer basierend auf seiner Hardware einstellen? Eine nicht triviale Aufgabe, die wir automatisch lösen. Das intelligente System analysiert die Fähigkeiten der Geräte, stellt die optimalen Encoder-Parameter ein und wählt auf der Client-Seite einen Decoder aus.
5. Schadensersatz
Wir wollten es nicht zugeben, aber auch wir sind nicht perfekt. Einige in den Tiefen des Netzwerks verlorene Daten können nicht wiederhergestellt werden und wir haben keine Zeit, sie zurückzusenden. Aber auch in diesem Fall gibt es einen Ausweg.
Beispielsweise die Anpassung der Bitrate. Unser Algorithmus überwacht ständig die vom Server an den Client gesendete Datenmenge. Es erfasst jeden Mangel und prognostiziert sogar mögliche zukünftige Verluste. Seine Aufgabe besteht darin, rechtzeitig zu erkennen und im Idealfall vorherzusagen, wann Verluste einen kritischen Wert erreichen und beginnen, für den Benutzer spürbare Störungen auf dem Bildschirm zu erzeugen. Passen Sie in diesem Moment die gesendete Datenmenge (Bitrate) an.
Wir nutzen auch die Ungültigmachung nicht erfasster Frames und den Mechanismus der Referenzframes im Videostream. Beide Tools reduzieren die Anzahl auffälliger Artefakte. Das heißt, selbst bei schwerwiegenden Störungen der Datenübertragung bleibt das Bild auf dem Bildschirm akzeptabel und das Spiel weiterhin spielbar.
6. Verteilter Versand
Auch das über die Zeit verteilte Senden von Daten verbessert die Qualität des Streamings. Wie genau verteilt wird, hängt von bestimmten Indikatoren im Netzwerk ab, beispielsweise dem Vorhandensein von Verlusten, Ping und anderen Faktoren. Unser Algorithmus analysiert sie und wählt die beste Option aus. Manchmal reduziert die Verteilung innerhalb weniger Millisekunden die Verluste erheblich.
7. Reduzieren Sie die Latenz
Eines der Schlüsselmerkmale beim Spielen über die Cloud ist die Latenz. Je kleiner es ist, desto komfortabler ist es zu spielen. Die Verzögerung kann in zwei Teile unterteilt werden:
- Netzwerk- oder Datenübertragungsverzögerung;
- Systemverzögerung (Entfernung der Kontrolle auf der Clientseite, Bilderfassung auf dem Server, Bildkodierung, die oben genannten Mechanismen zur Datenanpassung für den Versand, Datenerfassung auf dem Client, Bilddekodierung und -wiedergabe).
Das Netzwerk ist auf die Infrastruktur angewiesen und der Umgang damit ist problematisch. Wenn Mäuse den Draht zerkaut haben, hilft das Tanzen mit einem Tamburin nicht. Aber die Systemlatenz kann deutlich reduziert werden und die Qualität des Cloud-Gamings für den Spieler wird sich dramatisch verändern. Neben der bereits erwähnten rauschresistenten Codierung und personalisierten Einstellungen nutzen wir zwei weitere Mechanismen.
- Empfangen Sie schnell Daten von Steuergeräten (Tastatur, Maus) auf der Clientseite. Selbst auf schwachen Rechnern genügen hierfür 1-2 ms.
- Zeichnen des Systemcursors auf dem Client. Der Mauszeiger wird nicht auf einem Remote-Server verarbeitet, sondern im Playkey-Client auf dem Computer des Benutzers, also ohne die geringste Verzögerung. Ja, das hat keinen Einfluss auf die tatsächliche Steuerung des Spiels, aber hier kommt es vor allem auf die menschliche Wahrnehmung an.
Zeichnen des Cursors ohne Verzögerung in Playkey am Beispiel von Apex Legends
Mit unserer Technologie beträgt die Latenz des gesamten Systems bei einer Netzwerklatenz von 0 ms und einem Videostream von 60 FPS nicht mehr als 35 ms.
Passive Mechanismen
Unserer Erfahrung nach haben viele Benutzer keine Ahnung, wie sich ihre Geräte mit dem Internet verbinden. In Interviews mit Spielern stellte sich heraus, dass einige nicht wissen, was ein Router ist. Und das ist in Ordnung! Um ein Auto zu fahren, muss man den Verbrennungsmotor nicht kennen. Sie sollten nicht verlangen, dass der Benutzer über Kenntnisse eines Systemadministrators verfügt, damit er spielen kann.
Dennoch ist es wichtig, einige technische Punkte zu vermitteln, damit der Spieler die Barrieren auf seiner Seite selbstständig beseitigen kann. Und wir helfen ihm.
1. 5-GHz-WLAN-Unterstützungsanzeige
Wir haben oben geschrieben, dass wir den Wi-Fi-Standard sehen – 5 GHz oder 2,4 GHz. Wir wissen auch, ob der Netzwerkadapter des Benutzergeräts den Betrieb mit 5 GHz unterstützt. Und wenn ja, dann empfehlen wir die Verwendung dieses Bereichs. Wir können die Frequenz noch nicht selbst ändern, da wir die Eigenschaften des Routers nicht sehen.
2. Anzeige der WLAN-Signalstärke
Bei einigen Benutzern kann das WLAN-Signal schwach sein, selbst wenn das Internet gut funktioniert und eine akzeptable Geschwindigkeit zu haben scheint. Das Problem wird gerade beim Cloud-Gaming deutlich, bei dem das Netzwerk echten Tests unterzogen wird.
Die Signalstärke wird durch Hindernisse wie Wände und Störungen durch andere Geräte beeinträchtigt. Dieselben Mikrowellen geben viel ab. Dadurch entstehen Verluste, die beim Arbeiten im Internet nicht spürbar, beim Spielen über die Cloud jedoch kritisch sind. In solchen Fällen warnen wir den Benutzer vor Störungen, empfehlen ihm, näher an den Router heranzugehen und „laute“ Geräte auszuschalten.
3. Angabe der Verkehrskonsumenten
Selbst wenn das Netzwerk in Ordnung ist, verbrauchen andere Anwendungen möglicherweise zu viel Datenverkehr. Wenn beispielsweise parallel zum Spiel in der Cloud ein Video auf Youtube läuft oder Torrents heruntergeladen werden. Unsere Anwendung identifiziert Diebe und warnt den Spieler vor ihnen.
Ängste aus der Vergangenheit – Mythen über Cloud-Gaming entlarven
Cloud-Gaming als grundlegend neue Art, Gaming-Inhalte zu konsumieren, versucht seit fast zehn Jahren auf dem Markt Fuß zu fassen. Und wie bei jeder Innovation ist ihre Geschichte eine Reihe kleiner Siege und großer Niederlagen. Es ist nicht verwunderlich, dass Cloud-Gaming im Laufe der Jahre von Mythen und Vorurteilen überwuchert wurde. Zu Beginn der technischen Entwicklung waren sie gerechtfertigt, doch heute sind sie völlig unbegründet.
Mythos 1. Das Bild in der Cloud ist schlechter als im Original – es ist, als würden Sie auf YouTube abspielen
Heutzutage sind in einer technisch fortschrittlichen Cloud-Lösung die Bilder des Originals und der Cloud nahezu identisch – der Unterschied ist mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Eine individuelle Anpassung des Encoders an die Ausrüstung des Spielers und eine Reihe von Mechanismen zur Verlustbekämpfung schließen dieses Problem. In einem hochwertigen Netzwerk kommt es nicht zu Bildunschärfen oder Grafikartefakten. Wir berücksichtigen sogar die Erlaubnis. Es macht keinen Sinn, mit 1080p zu streamen, wenn der Player 720p verwendet.
Unten finden Sie zwei Apex Legends-Videos von unserem Kanal. Im einen Fall handelt es sich dabei um die Aufzeichnung des Gameplays beim Spielen auf einem PC, im anderen Fall über Playkey.
Apex Legends auf dem PC
Apex Legends auf Playkey
Mythos 2. Instabile Qualität
Der Netzwerkstatus ist zwar instabil, aber dieses Problem wurde behoben. Wir ändern die Encodereinstellungen dynamisch basierend auf der Qualität des Netzwerks des Benutzers. Mithilfe spezieller Bilderfassungstechniken halten wir ein konstant akzeptables FPS-Niveau aufrecht.
Wie es funktioniert? Das Spiel verfügt über eine 3D-Engine, die eine 3D-Welt aufbaut. Dem Benutzer wird jedoch ein flaches Bild angezeigt. Damit er es sehen kann, wird für jedes Bild ein Erinnerungsbild erstellt – eine Art Fotografie, wie diese 3D-Welt von einem bestimmten Punkt aus gesehen wird. Dieses Bild wird in codierter Form in einem Videospeicherpuffer gespeichert. Wir holen es aus dem Videospeicher und übergeben es an den Encoder, der es bereits entschlüsselt. Und so weiter mit jedem Frame, einer nach dem anderen.
Unsere Technologie ermöglicht es Ihnen, Bilder in einem Stream zu erfassen und zu dekodieren, was die FPS erhöht. Und wenn diese Prozesse parallel ausgeführt werden (eine recht beliebte Lösung auf dem Cloud-Gaming-Markt), dann greift der Encoder ständig auf die Erfassung zu, nimmt neue Frames verzögert auf und überträgt sie dementsprechend verzögert.
Das Video oben auf dem Bildschirm wird mithilfe der Single-Stream-Erfassungs- und Decodierungstechnologie erfasst.
Mythos 3. Aufgrund von Verzögerungen bei der Steuerung werde ich im Mehrspielermodus zum „Krebs“.
Die Steuerverzögerung beträgt normalerweise einige Millisekunden. Und es ist für den Endbenutzer normalerweise unsichtbar. Aber manchmal ist eine kleine Diskrepanz zwischen der Bewegung der Maus und der Bewegung des Cursors sichtbar. Es beeinflusst zwar nichts, hinterlässt aber einen negativen Eindruck. Die oben beschriebene Darstellung des Cursors direkt auf dem Gerät des Benutzers beseitigt diesen Nachteil. Ansonsten ist die Gesamtsystemlatenz mit 30-35 ms so gering, dass weder der Spieler noch seine Gegner im Spiel davon etwas bemerken. Der Ausgang des Kampfes wird nur durch Fähigkeiten entschieden. Der Beweis ist unten.
Streamer beugt sich per Playkey
Was weiter
Cloud-Gaming ist bereits Realität. Playkey, PlayStation Now und Shadow sind Arbeitsdienste mit eigenem Publikum und eigener Marktposition. Und wie viele junge Märkte wird auch Cloud-Gaming in den kommenden Jahren rasant wachsen.
Eines der Szenarios, das uns am wahrscheinlichsten erscheint, ist das Aufkommen eigener Dienste von Spieleherstellern und Telekommunikationsbetreibern. Einige werden ihre eigenen entwickeln, andere werden vorgefertigte Paketlösungen wie RemoteClick.net verwenden. Je mehr Spieler es auf dem Markt gibt, desto schneller wird die Cloud-Methode zum Konsumieren von Gaming-Inhalten zum Mainstream.
Source: habr.com