Gioco cloud è una delle tecnologie principali a cui prestare attenzione in questo momento. In sei anni, questo mercato dovrebbe crescere di dieci volte: da 45 milioni di dollari nel 2018 a 450 milioni di dollari nel 2024. I giganti tecnologici si sono già lanciati per conquistare il mercato: Google e Nvidia hanno lanciato versioni beta dei loro servizi di gioco cloud, mentre Microsoft, EA, Ubisoft, Amazon e Verizon si preparano a entrare in scena.

Per i giocatori questo significa che molto presto potranno finalmente smettere di spendere denaro per aggiornare l'hardware e giocare a titoli potenti su computer meno performanti. È vantaggioso per gli altri partecipanti all'ecosistema? Spieghiamo perché il gioco cloud aumenterà i loro guadagni e come abbiamo creato una tecnologia che consente di entrare facilmente in questo mercato promettente.

Editor, sviluppatori, produttori di TV e operatori di telecomunicazioni: perché a tutti loro interessa il gioco cloud

Gli editori e gli sviluppatori di giochi sono interessati a consegnare il proprio prodotto al maggior numero possibile di giocatori il più rapidamente possibile. Attualmente, secondo i nostri dati, il 70% dei potenziali acquirenti non riesce a arrivare al gioco: non aspettano il caricamento del client e del file di installazione che pesa decine di gigabyte. Inoltre, il 60% degli utenti, secondo le loro schede video, in linea di massima non possono avviare giochi impegnativi (di livello AAA) sui loro computer con una qualità accettabile. Il gioco cloud potrà risolvere questo problema: non solo non ridurrà i guadagni di editori e sviluppatori, ma li aiuterà anche a far crescere il numero di utenti paganti.

Anche i produttori di TV e set-top box stanno guardando in direzione del gioco cloud. Nell'era delle case intelligenti e degli assistenti vocali, devono competere sempre di più per l'attenzione degli utenti, e la funzionalità di gioco è il modo principale per attrarre questa attenzione. Con il gioco cloud integrato, i loro clienti potranno avviare giochi moderni direttamente sulla TV, pagando il servizio al produttore.

Un altro potenziale partecipante attivo dell'ecosistema è rappresentato dai gestori di rete. Il loro modo di aumentare i redditi è fornire servizi aggiuntivi. Il gaming è uno di questi servizi, che i gestori stanno già implementando attivamente. Ростелеком ha lanciato una tariffa "Giocatore", Akado vende accesso al nostro servizio Playkey. Non si tratta solo di gestori di internet a banda larga. Anche i gestori di telefonia mobile, grazie alla diffusione attiva del 5G, potranno trasformare il cloud gaming in una fonte di reddito supplementare.

Nonostante le prospettive entusiasmanti, entrare nel mercato non è affatto semplice. A tutti i servizi esistenti, inclusi i prodotti dei giganti tecnologici, non è ancora riuscito di superare completamente il problema dell' "ultimo miglio". Questo significa che, a causa delle imperfezioni della rete all'interno di case o appartamenti, la velocità di internet degli utenti non è sufficiente per un funzionamento corretto del cloud gaming.

Guarda come si attenua il segnale WiFi mentre si diffonde dal router nell'appartamento

I giocatori già presenti sul mercato e dotati di risorse consistenti stanno lentamente avanzando verso la soluzione di questo problema. Ma avviare i propri giochi cloud da zero nel 2019 significa investire molto denaro, tempo e, forse, non raggiungere mai una soluzione efficace. Per aiutare tutti i partecipanti dell'ecosistema a svilupparsi in un mercato in rapida crescita, abbiamo sviluppato una tecnologia che consente di avviare rapidamente e senza elevate spese il proprio servizio di gaming cloud.

Come abbiamo realizzato la tecnologia che permetterà di avviare facilmente il proprio servizio di gaming cloud

Playkey ha iniziato a sviluppare la propria tecnologia di cloud gaming nel 2012. Nel 2014 è avvenuto il lancio commerciale e nel 2016 almeno 2,5 milioni di giocatori hanno utilizzato il servizio. Durante tutto il processo di sviluppo, abbiamo notato l'interesse non solo da parte dei gamer, ma anche da parte dei produttori di set-top box e dei gestori di rete. Con NetByNet e "Er-Telecom" abbiamo persino avviato alcuni progetti pilota. Nel 2018 abbiamo deciso che il nostro prodotto potrebbe avere un futuro B2B.

Sviluppare una variante di integrazione del gaming cloud per ogni azienda, come abbiamo fatto nei progetti pilota, è problematico. Ogni implementazione di questo tipo richiedeva da tre mesi a sei mesi. Perché? Ogni azienda ha hardware e sistemi operativi diversi: a qualcuno serve il gaming cloud su una console Android, mentre per altri è necessario come iFrame nell'interfaccia web del proprio pannello per lo streaming su computer. Inoltre, ognuno ha un design diverso, una fatturazione (un mondo a sé stante!) e altre caratteristiche. È diventato chiaro che bisogna o aumentare il team di sviluppo di dieci volte, o creare una soluzione B2B il più universale possibile.

A marzo 2019 abbiamo lanciato Remote Click. Questo software può essere installato dalle aziende sui propri server e ottenere un servizio di gioco cloud funzionante. Come apparirà per l'utente? Vedrà sul sito abituale un pulsante che gli permetterà di avviare il gioco nel cloud. Al clic, il gioco si avvierà sul server dell'azienda e l'utente vedrà lo stream e potrà giocare da remoto. Ecco come potrebbe apparire nei popolari servizi di distribuzione digitale di giochi.

Una lotta attiva per la qualità. E anche passiva.

Come Remote Click affronta i numerosi ostacoli tecnici, ora lo racconteremo. Il gaming cloud della prima generazione (ad esempio, OnLive) è stato rovinato dalla scarsa qualità della connessione a internet degli utenti. Allora, nel 2010, la velocità media di connessione a Internet negli Stati Uniti era solo 4,7 Mb/s. Entro il 2017 era già salita a 18,7 Mb/s e presto sarà disponibile il 5G, dando avvio a una nuova era. Tuttavia, nonostante la situazione complessiva dell'infrastruttura sia pronta per il gaming cloud, rimane il già citato problema del "ultimo miglio".

Una sua faccia, che definiamo oggettiva: l'utente ha realmente problemi con la rete. Ad esempio, l'operatore non fornisce la velocità massima dichiarata. Oppure si usa il WiFi a 2,4 GHz, disturbato dal microonde e dal mouse wireless.

L'altro lato, che chiamiamo soggettivo: l'utente non sospetta nemmeno di avere problemi di rete (non sa di non sapere)! Nella migliore delle ipotesi, è certo che poiché l'operatore gli vende un piano da 100 Mbit/s, ha internet a 100 Mbit/s. Nella peggiore — non ha idea di cosa sia un router e divide internet in blu e colorato. Un caso reale dal servizio clienti.

Internet blu e colorato.

Ma entrambe le parti del problema dell'«ultima miglio» sono risolvibili. In Remote Click utilizziamo meccanismi attivi e passivi a questo scopo. Di seguito, un racconto dettagliato su come affrontano gli ostacoli.

Meccanismi attivi

1. Codifica a prova di errore dei dati trasmessi, nota anche come ridondanza (FEC — Forward Error Correction)

Durante la trasmissione dei dati video dal server al client viene utilizzata la codifica a prova di errore. Grazie a essa, recuperiamo i dati originali in caso di parziale perdita a causa di problemi di rete. Cosa rende la nostra soluzione efficace?

1. Velocità. La codifica e la decodifica vengono eseguite molto rapidamente. Anche su computer 'debole', l'operazione richiede non più di 1 ms per 0,5 MB di dati. In questo modo, codifica e decodifica non aggiungono quasi alcun ritardo durante il gioco in cloud. L'importanza è difficile da sottovalutare.

1. Massimo potenziale di recupero dei dati. Vale a dire, il rapporto tra il volume di dati ridondanti e il volume potenzialmente recuperabile. Nel nostro caso, il rapporto = 1. Supponiamo di dover trasmettere 1 MB di video. Se durante la codifica aggiungiamo 300 KB di dati aggiuntivi (questo è chiamato ridondanza), nel processo di decodifica per recuperare 1 megabyte originale avremo bisogno di soli 1 MB qualsiasi dai complessivi 1,3 MB inviati dal server. In altre parole, possiamo perdere 300 KB e recuperare comunque i dati originali. Come si vede, 300 / 300 = 1. Questa è l'efficienza massima possibile.
2. Flessibilità nella configurazione del volume di dati aggiuntivi durante la codifica. Possiamo impostare un livello di ridondanza separato per ogni fotogramma video che deve essere trasmesso su rete. Ad esempio, notando problemi nella rete, possiamo aumentare o diminuire il livello di ridondanza.  

Giochiamo a Doom su Playkey con un Core i3, 4 GB di RAM e MSI GeForce GTX 750.

2. Invio di dati

Un modo alternativo per combattere le perdite è richiedere nuovamente i dati. Ad esempio, se il server e l'utente si trovano a Mosca, il ritardo nella trasmissione non supererà i 5 ms. Con questo valore, l'applicazione client avrà il tempo di richiedere e ricevere dal server la parte di dati persa senza che l'utente se ne accorga. Il nostro sistema decide autonomamente quando applicare ridondanza e quando inviare dati aggiuntivi.

3. Configurazione individuale della trasmissione dei dati

Per scegliere il modo ottimale per combattere le perdite, il nostro algoritmo analizza la connessione di rete dell'utente e configura il sistema di trasmissione dei dati su misura per ogni caso.

Esamina:

• il tipo di connessione (Ethernet, WiFi, 3G, ecc.);
• la banda di frequenza WiFi utilizzata — 2,4 GHz o 5 GHz;
• la forza del segnale WiFi.

Se si classificano le connessioni in base alle perdite e al ritardo, la connessione più affidabile è ovviamente quella cablata. Con Ethernet, le perdite sono rare e i ritardi nell'"ultimo miglio" sono estremamente improbabili. Seguono il WiFi a 5 GHz e solo dopo il WiFi a 2,4 GHz. Le connessioni mobili sono praticamente inutilizzabili, aspettiamo il 5G.

Quando si utilizza il WiFi, il sistema configura automaticamente l'adattatore dell'utente, portandolo nella modalità più adatta per l'uso nel cloud (ad esempio, disattivando il risparmio energetico).

4. Configurazione individuale della codifica

Lo streaming video esiste grazie ai codec — programmi di compressione e ripristino dei dati video. In forma non compressa, un secondo di video supera facilmente i cento megabyte, mentre il codec riduce questa dimensione di un ordine di grandezza. Abbiamo a disposizione i codec H264 e H265.

H264 è il più popolare. Lavorare con esso è supportato a livello hardware da tutti i principali produttori di schede video da oltre un decennio. H265 è l'audace giovane successore. Il supporto hardware è iniziato circa cinque anni fa. La codifica e la decodifica in H265 richiedono più risorse, ma la qualità del fotogramma compresso è notevolmente superiore a quella di H264. E senza aumentare il volume!

Quale codec scegliere e quali parametri di codifica impostare per un utente specifico, in base al suo "hardware"? Un compito non banale, che viene risolto automaticamente da noi. Un sistema intelligente analizza le capacità dell'hardware, imposta i parametri ottimali per il codificatore e seleziona il decodificatore lato client.

5. Compensazione delle perdite

Non volevamo ammetterlo, ma anche noi non siamo infallibili. Alcuni dati, persi nelle profondità della rete, non possono essere recuperati e non riusciamo a reinviarli in tempo. Ma anche in questo caso c'è una soluzione.

Ad esempio, la regolazione del bitrate. Il nostro algoritmo controlla costantemente il volume dei dati trasmessi dal server al cliente. Registra ogni mancanza e persino prevede possibili perdite future. Il suo compito è rilevare in tempo, e idealmente prevedere, quando le perdite raggiungeranno un valore critico e inizieranno a creare interferenze visibili per l'utente sullo schermo. E adjustare in quel momento il volume dei dati trasmessi (bitrate).

Inoltre, utilizziamo la disabilitazione di frame non raccolti e un meccanismo di frame referenziali nel flusso video. Entrambi gli strumenti riducono il numero di artefatti visibili. Quindi, anche in caso di gravi interruzioni nella trasmissione dei dati, l'immagine sullo schermo rimane accettabile e il gioco è giocabile.

6. Invio distribuito

L'invio dei dati distribuito nel tempo migliora anche la qualità dello streaming. Come distribuire dipende da specifici parametri di rete, come la presenza di perdite, ping e altri fattori. Il nostro algoritmo li analizza e seleziona l'opzione ottimale. A volte, distribuire su un intervallo di pochi millisecondi riduce le perdite di molte volte.

7. Riduzione della latenza

Una delle caratteristiche chiave durante il gioco nel cloud è la latenza. Maggiore è, minore è il comfort di gioco. La latenza può essere divisa in due parti:

• latency di rete o latenza nella trasmissione dei dati;

• la latenza di sistema (la rimozione del controllo da parte del cliente, la cattura delle immagini sul server, la codifica dell'immagine, i meccanismi di adattamento dei dati a cui è stato fatto riferimento in precedenza, la raccolta dei dati dal cliente, la decodifica dell'immagine e il suo rendering).

La latenza di rete dipende dall'infrastruttura ed è difficile combattere. Se un topo ha rosicchiato il cavo, ballare con il tamburo non aiuterà. Tuttavia, la latenza di sistema può essere ridotta di molto e la qualità del gioco nel cloud per il giocatore cambierà drasticamente. Oltre alla codifica resistente alle interferenze già menzionata e alle impostazioni personalizzate, utilizziamo anche due meccanismi.

1. Ricezione rapida dei dati dai dispositivi di controllo (tastiera, mouse) dal lato del cliente. Anche su computer deboli, bastano 1-2 ms per questo.
2. Disegno del cursore di sistema nel client. Il puntatore del mouse viene elaborato non sul server remoto, ma nel client Playkey sul computer dell'utente, ovvero senza ritardi. Sì, questo non influisce sul controllo reale nel gioco, ma l'importante qui è la percezione umana.  

Disegno del cursore senza ritardi in Playkey con Apex Legends come esempio

Utilizzando la nostra tecnologia, con un ritardo di rete di 0 ms e lavorando con un flusso video a 60 FPS, il ritardo dell'intero sistema non supera i 35 ms.

Meccanismi passivi

Secondo la nostra esperienza, molti utenti hanno una scarsa comprensione di come i loro dispositivi si connettano a Internet. Durante le interviste con i giocatori, è emerso che alcuni non sanno cos'è un router. E va bene! Non è necessario sapere come funziona un motore a combustione interna per guidare un'auto. Non è giusto chiedere all'utente di avere conoscenze da amministratore di sistema per poter giocare.

Tuttavia, ci sono alcuni aspetti tecnici che è importante comunicare affinché il giocatore possa rimuovere autonomamente le barriere dal proprio lato. E noi lo aiutiamo.

1. Indicazione del supporto WiFi a 5 GHz

Abbiamo già menzionato che possiamo vedere lo standard Wi-Fi -- 5 GHz o 2,4 GHz. Inoltre, sappiamo se l'adattatore di rete del dispositivo dell'utente supporta la possibilità di operare a 5 GHz. E se sì, consigliamo di utilizzare questa banda. Al momento non possiamo cambiare autonomamente la frequenza, poiché non vediamo le specifiche del router.

2. Indicazione della potenza del segnale WiFi

Alcuni utenti potrebbero avere un segnale WiFi debole, anche se Internet funziona bene e sembra avere una velocità accettabile. Il problema si manifesterà durante il cloud gaming, che sottopone la rete a prove reali.

L'intensità del segnale è influenzata da ostacoli, ad esempio, le pareti, e dalle interferenze di altri dispositivi. Anche i microonde emettono una certa quantità di radiazioni. Di conseguenza, si verificano perdite che potrebbero essere invisibili durante la navigazione in Internet, ma critiche per il gioco in cloud. In tali casi, avvertiamo l'utente delle interferenze, suggeriamo di spostarsi più vicino al router e di spegnere i dispositivi "rumorosi".

3. Indicazione dei consumatori di traffico

Anche se la rete funziona bene, altre applicazioni possono consumare troppo traffico. Ad esempio, se a un videogioco in cloud si aggiunge un video su Youtube o si stanno scaricando torrent. La nostra applicazione calcola i 'ladri' di banda e avvisa il giocatore di loro.

Paure del passato - sfatiamo i miti sul cloud gaming

I giochi in cloud, come un modo sostanzialmente nuovo di fruire dei contenuti di gioco, cercano di affermarsi sul mercato da quasi dieci anni. E come per qualsiasi innovazione, la loro storia è fatta di piccole vittorie e clamorose sconfitte. Non sorprende che nel corso degli anni il cloud gaming sia stato circondato da miti e pregiudizi. All'inizio dello sviluppo della tecnologia, erano giustificati, ma oggi sono completamente infondati.

Mito 1. La qualità dell'immagine nel cloud è peggiore rispetto all'originale - sembra di giocare su YouTube

Oggi, in una soluzione cloud tecnica avanzata, l'immagine originale e quella in cloud sono praticamente identiche: a occhio nudo non si trovano differenze. La regolazione individuale dell'encoder per l'hardware del giocatore e un insieme di meccanismi per combattere le perdite risolvono questa questione. Su una rete di qualità non ci sono né sfocature né artefatti grafici. Consideriamo anche la risoluzione. Non ha senso trasmettere un'immagine in 1080p se il giocatore utilizza 720p.

Di seguito due video di Apex Legends dal nostro canale. In un caso, è una registrazione del gameplay su PC, nell'altro attraverso Playkey.

Apex Legends su PC

Apex Legends su Playkey

Mito 2. Qualità instabile

Lo stato della rete è davvero instabile, ma questo problema è stato risolto. Modifichiamo dinamicamente le impostazioni dell'encoder in base alla qualità della rete dell'utente. E manteniamo costantemente un livello di FPS accettabile con tecniche speciali di cattura delle immagini.

Come funziona? Il gioco ha un motore 3D, con il quale viene costruito il mondo 3D. Ma all'utente viene mostrata un'immagine piatta. Perché la possa vedere, per ogni fotogramma viene creata un'immagine di memoria - una sorta di fotografia di come questo mondo 3D viene visto da un punto specifico. Questa immagine, in forma codificata, è memorizzata nel buffer della memoria video. La catturiamo dalla memoria video e la inviamo all'encoder, che la decodifica. E così per ogni fotogramma, uno dopo l'altro.

La nostra tecnologia consente di catturare e decodificare l'immagine in un unico flusso, il che aumenta il FPS. E se questi processi vengono eseguiti in parallelo (una soluzione piuttosto popolare nel mercato del cloud gaming), l'encoder accederà costantemente alla cattura, prelevando nuovi fotogrammi con un ritardo e, di conseguenza, trasmettendoli con un ritardo.

Il video nella parte superiore dello schermo è stato ottenuto utilizzando la tecnologia di cattura e decodifica in un unico flusso.

Mito 3. A causa dei lag nel controllo sarò "un disastro" nel multiplayer

Il ritardo nel controllo è di norma di pochi millisecondi. E di solito è impercettibile per l'utente finale. Tuttavia, può esserci una piccola discrepanza tra il movimento del mouse e lo spostamento del cursore. Questo non influisce su nulla, ma crea un'impressione negativa. La rappresentazione del cursore descritta sopra direttamente sul dispositivo dell'utente elimina questo difetto. Per il resto, il ritardo complessivo del sistema di 30-35 ms è così basso che né il giocatore né i suoi avversari in partita notano nulla. L'esito del combattimento è deciso solo dalle abilità. La prova è qui sotto.

Lo streamer domina tramite Playkey

E ora?

Il cloud gaming è già una realtà. Playkey, PlayStation Now, Shadow: sono servizi operativi con il proprio pubblico e spazio nel mercato. E come molti mercati emergenti, il cloud gaming crescerà rapidamente nei prossimi anni.

Uno degli scenari che ci sembra più probabile è l'emergere di servizi propri da parte degli editori di giochi e degli operatori di telecomunicazioni. Alcuni svilupperanno i propri, altri utilizzeranno soluzioni preconfezionate, come RemoteClick.net. Più attori ci sono sul mercato, più velocemente il modo cloud di consumare contenuti di gioco diventerà mainstream.

Fonte: habr.com