Cloudové hry называют jedna z najlepších technológií na sledovanie práve teraz. Za 6 rokov by mal tento trh narásť 10-krát – zo 45 miliónov dolárov v roku 2018 na 450 miliónov dolárov v roku 2024. Technologickí giganti sa už ponáhľali preskúmať túto medzeru: Google a Nvidia spustili beta verzie svojich cloudových herných služieb a Microsoft, EA, Ubisoft, Amazon a Verizon sa pripravujú na vstup na scénu.

Pre hráčov to znamená, že už čoskoro budú môcť konečne prestať míňať peniaze na upgrade hardvéru a spúšťať výkonné hry na slabých počítačoch. Je to prospešné pre ostatných účastníkov ekosystému? Povieme vám, prečo cloudové hry zvýšia ich zárobky a ako sme vytvorili technológiu, ktorá uľahčuje vstup na sľubný trh.

Vydavatelia, vývojári, výrobcovia televízorov a telekomunikační operátori: prečo všetci potrebujú cloudové hry?

Vydavatelia hier a vývojári majú záujem o to, aby sa ich produkt čo najrýchlejšie dostal k čo najväčšiemu počtu hráčov. Teraz sa podľa našich údajov 70 % potenciálnych kupcov k hre nedostane – nečaká na stiahnutie klienta a inštalačný súbor vážiaci desiatky gigabajtov. Zároveň 60 % používateľov súdiac podľa ich grafických kariet, v zásade nemôžu na svojich počítačoch spúšťať výkonné hry (úroveň AAA) v prijateľnej kvalite. Cloudové hranie môže tento problém vyriešiť – nielenže nezníži zárobky vydavateľov a vývojárov, ale pomôže im zvýšiť ich platiace publikum.

Výrobcovia televízorov a set-top boxov sa teraz tiež obracajú na cloudové hry. V ére inteligentných domácností a hlasových asistentov musia čoraz viac súťažiť o pozornosť používateľa a herné funkcie sú hlavným spôsobom, ako túto pozornosť upútať. Vďaka vstavanému cloudovému hraniu bude môcť ich klient spúšťať moderné hry priamo na televízore, pričom za službu zaplatí výrobcovi.

Ďalším potenciálne aktívnym účastníkom ekosystému sú telekomunikační operátori. Ich spôsob, ako zvýšiť príjmy, je poskytovanie doplnkových služieb. Hranie je len jednou z týchto služieb, ktoré už operátori aktívne zavádzajú. Rostelecom spustil tarifu „Hra“, Akado predáva prístup k našej službe Playkey. Nejde len o operátorov širokopásmového internetu. Mobilní operátori budú môcť vďaka aktívnemu šíreniu 5G využiť aj cloudové hry ako ďalší zdroj príjmu.

Napriek jasným vyhliadkam nie je vstup na trh taký jednoduchý. Všetky existujúce služby, vrátane produktov od technologických gigantov, zatiaľ nedokázali úplne prekonať problém „poslednej míle“. To znamená, že kvôli nedokonalosti siete priamo v dome alebo byte rýchlosť internetu používateľa nestačí na správne fungovanie cloudového hrania.

Pozrite sa, ako sa WiFi signál šíri, keď sa šíri z routera po celom byte

Hráči, ktorí sú na trhu už dlho a disponujú výkonnými zdrojmi, postupne smerujú k riešeniu tohto problému. Ale začať s hraním v cloude od nuly v roku 2019 znamená minúť veľa peňazí, času a možno nikdy nevytvorí efektívne riešenie. Aby sme pomohli všetkým účastníkom ekosystému rozvíjať sa na rýchlo rastúcom trhu, vyvinuli sme technológiu, ktorá vám umožní rýchlo a bez vysokých nákladov spustiť vašu cloudovú hernú službu.

Ako sme vytvorili technológiu, ktorá uľahčí spustenie vašej cloudovej hernej služby

Spoločnosť Playkey začala vyvíjať svoju technológiu cloudových hier už v roku 2012. Komerčné spustenie prebehlo v roku 2014 a do roku 2016 službu aspoň raz využilo 2,5 milióna hráčov. Počas vývoja sme zaznamenali záujem nielen zo strany hráčov, ale aj výrobcov set-top boxov a telekomunikačných operátorov. Dokonca sme spustili niekoľko pilotných projektov s NetByNet a Er-Telecom. V roku 2018 sme sa rozhodli, že náš produkt by mohol mať B2B budúcnosť.

Je problematické vyvinúť pre každú spoločnosť vlastnú verziu integrácie cloudových hier, ako sme to urobili v pilotných projektoch. Každá takáto implementácia trvala od troch mesiacov do šiestich mesiacov. prečo? Každý má iné vybavenie a operačné systémy: niekto potrebuje cloudové hranie na konzole Android, iný ho potrebuje ako iFrame vo webovom rozhraní svojho osobného účtu na streamovanie do počítačov. Okrem toho má každý iný dizajn, účtovanie (samostatný nádherný svet!) a ďalšie funkcie. Ukázalo sa, že je potrebné buď desaťnásobne zväčšiť vývojový tím, alebo vytvoriť najuniverzálnejšie krabicové B2B riešenie.

V marci 2019 sme spustili Vzdialené kliknutie. Ide o softvér, ktorý si spoločnosti môžu nainštalovať na svoje servery a získať tak fungujúcu službu cloudových hier. Ako to bude vyzerať pre používateľa? Na svojej obvyklej webovej stránke uvidí tlačidlo, ktoré mu umožní spustiť hru v cloude. Po kliknutí sa hra spustí na serveri spoločnosti a používateľ uvidí stream a bude môcť hrať na diaľku. Takto by to mohlo vyzerať na populárnych službách distribúcie digitálnych hier.

Aktívny boj o kvalitu. A tiež pasívne.

Teraz vám povieme, ako Remote Click zvláda množstvo technických prekážok. Cloudové hranie prvej vlny (napríklad OnLive) stroskotalo na nízkej kvalite internetu medzi používateľmi. V roku 2010 bola priemerná rýchlosť internetového pripojenia v USA bol len 4,7 Mbit/s. Do roku 2017 už narástla na 18,7 Mbit/s a čoskoro sa všade objaví 5G a začne sa nová éra. No aj napriek tomu, že celková infraštruktúra je na cloudové hranie pripravená, už spomínaný problém “poslednej míle” zostáva.

Jedna jeho strana, ktorú nazývame objektívna: používateľ má skutočne problémy so sieťou. Operátor napríklad nezvýrazňuje uvedenú maximálnu rýchlosť. Alebo používate 2,4 GHz WiFi, hlučné s mikrovlnkou a bezdrôtovou myšou.

Druhá strana, ktorú nazývame subjektívnou: používateľ ani netuší, že má problémy so sieťou (nevie, že nevie)! V lepšom prípade má istotu, že keďže mu operátor predáva 100 Mbit/s tarifu, má 100 Mbit/s internet. Prinajhoršom ani netuší, čo je router a internet sa delí na modrý a farebný. Skutočný prípad od Kasdeva.

Modrý a farebný internet.

Ale obe časti problému poslednej míle sú riešiteľné. V Remote Click na to používame aktívne a pasívne mechanizmy. Nižšie je podrobný príbeh o tom, ako sa vyrovnávajú s prekážkami.

Aktívne mechanizmy

1. Efektívne kódovanie prenášaných dát odolné voči šumu alias redundancia (FEC - Forward Error Correction)

Pri prenose video dát zo servera na klienta sa používa kódovanie odolné voči šumu. S jeho pomocou obnovíme pôvodné dáta, keď sa čiastočne stratia kvôli problémom so sieťou. Čo robí naše riešenie efektívnym?

1. Rýchlosť. Kódovanie a dekódovanie je veľmi rýchle. Dokonca aj na „slabých“ počítačoch operácia netrvá dlhšie ako 1 ms pre 0,5 MB údajov. Kódovanie a dekódovanie teda nepridáva takmer žiadnu latenciu pri hraní cez cloud. Dôležitosť nemožno preceňovať.

1. Maximálny potenciál obnovy dát. Konkrétne ide o pomer nadmerného objemu dát a objemu potenciálne obnoviteľného. V našom prípade je pomer = 1. Povedzme, že potrebujete preniesť 1 MB videa. Ak počas kódovania pridáme 300 KB dodatočných dát (toto sa nazýva redundancia), potom počas procesu dekódovania na obnovenie 1 pôvodného megabajtu potrebujeme iba 1 MB z celkových 1,3 MB, ktoré server odoslal. Inými slovami, môžeme stratiť 300 KB a stále obnoviť pôvodné dáta. Ako vidíte, 300 / 300 = 1. Toto je maximálna možná účinnosť.
2. Flexibilita pri nastavovaní dodatočného objemu dát počas kódovania. Môžeme nakonfigurovať samostatnú úroveň redundancie pre každý video rámec, ktorý je potrebné preniesť cez sieť. Napríklad tým, že si všimneme problémy v sieti, môžeme zvýšiť alebo znížiť úroveň redundancie.  

Doom hráme cez Playkey na Core i3, 4 GB RAM, MSI GeForce GTX 750.

2. Prenos dát

Alternatívnym spôsobom boja proti stratám je opakované vyžiadanie údajov. Napríklad, ak sa server a používateľ nachádzajú v Moskve, oneskorenie prenosu nepresiahne 5 ms. S touto hodnotou bude mať klientska aplikácia čas vyžiadať si a prijať stratenú časť údajov zo servera bez toho, aby si to používateľ všimol. Náš systém sám rozhoduje, kedy použiť redundanciu a kedy presmerovanie.

3. Individuálne nastavenia pre prenos dát

Aby sme zvolili optimálny spôsob boja proti stratám, náš algoritmus analyzuje sieťové pripojenie používateľa a nakonfiguruje systém prenosu dát individuálne pre každý prípad.

Vyzerá:

• typ pripojenia (Ethernet, WiFi, 3G atď.);
• Použitý frekvenčný rozsah WiFi - 2,4 GHz alebo 5 GHz;
• Sila signálu WiFi.

Ak spoje zoradíme podľa strát a oneskorenia, tak najspoľahlivejší je samozrejme drôt. Cez Ethernet sú straty zriedkavé a oneskorenia na poslednej míli sú extrémne nepravdepodobné. Potom príde WiFi 5 GHz a až potom WiFi 2,4 GHz. Mobilné pripojenia sú vo všeobecnosti svinstvo, čakáme na 5G.

Pri používaní WiFi systém automaticky nakonfiguruje používateľský adaptér a uvedie ho do režimu, ktorý je najvhodnejší na použitie v cloude (napríklad vypnutie šetrenia energie).

4. Prispôsobte kódovanie

Streamovanie videa existuje vďaka kodekom – programom na kompresiu a obnovu video údajov. V nekomprimovanej forme môže jedna sekunda videa ľahko presiahnuť sto megabajtov a kodek túto hodnotu rádovo zníži. Používame kodeky H264 a H265.

H264 je najpopulárnejší. Všetci hlavní výrobcovia grafických kariet ho podporujú v hardvéri už viac ako desať rokov. H265 je odvážny mladý nástupca. Hardvérovo ho začali podporovať asi pred piatimi rokmi. Kódovanie a dekódovanie v H265 vyžaduje viac zdrojov, ale kvalita komprimovaného rámca je výrazne vyššia ako v H264. A to bez zvýšenia hlasitosti!

Aký kodek zvoliť a aké parametre kódovania nastaviť pre konkrétneho používateľa, na základe jeho hardvéru? Netriviálna úloha, ktorú riešime automaticky. Inteligentný systém analyzuje možnosti zariadenia, nastaví optimálne parametre kodéra a vyberie dekodér na strane klienta.

5. Náhrada strát

Nechceli sme si to priznať, ale ani my nie sme dokonalí. Niektoré dáta stratené v hlbinách siete nie je možné obnoviť a nemáme čas ich poslať späť. Ale aj v tomto prípade existuje východisko.

Napríklad úpravou bitovej rýchlosti. Náš algoritmus neustále monitoruje množstvo dát odosielaných zo servera klientovi. Zaznamenáva každý nedostatok a dokonca predpovedá možné budúce straty. Jeho úlohou je včas zaznamenať a ideálne predvídať, kedy straty dosiahnu kritickú hodnotu a začnú vytvárať rušenie na obrazovke viditeľné pre používateľa. A v tomto momente upravte objem odosielaných dát (bitrate).

Využívame aj zneplatnenie nezhromaždených snímok a mechanizmus referenčných snímok vo video streame. Oba nástroje znižujú počet viditeľných artefaktov. To znamená, že aj pri vážnych prerušeniach prenosu dát zostáva obraz na obrazovke prijateľný a hra zostáva hrateľná.

6. Distribuované zasielanie

Odosielanie údajov distribuovaných v čase tiež zlepšuje kvalitu streamovania. Ako presne distribuovať závisí od konkrétnych ukazovateľov v sieti, napríklad od prítomnosti strát, pingu a ďalších faktorov. Náš algoritmus ich analyzuje a vyberie najlepšiu možnosť. Niekedy distribúcia v priebehu niekoľkých milisekúnd výrazne znižuje straty.

7. Znížte latenciu

Jednou z kľúčových charakteristík pri hraní cez cloud je latencia. Čím je menšia, tým je hranie pohodlnejšie. Oneskorenie možno rozdeliť na dve časti:

• oneskorenie prenosu siete alebo dát;

• systémové oneskorenie (odstránenie kontroly na strane klienta, snímanie obrazu na serveri, kódovanie obrazu, vyššie uvedené mechanizmy na prispôsobenie dát na odosielanie, zber dát na klientovi, dekódovanie a vykresľovanie obrazu).

Sieť závisí od infraštruktúry a narábanie s ňou je problematické. Ak drôt žuvali myši, tanec s tamburínou nepomôže. Latencia systému sa však môže výrazne znížiť a kvalita cloudového hrania pre hráča sa dramaticky zmení. Okrem už spomínaného kódovania odolného voči šumu a personalizovaných nastavení využívame ešte dva mechanizmy.

1. Rýchlo prijímajte dáta z ovládacích zariadení (klávesnica, myš) na strane klienta. Aj na slabých počítačoch na to stačí 1-2 ms.
2. Kreslenie systémového kurzora na klienta. Ukazovateľ myši sa nespracuje na vzdialenom serveri, ale v klientovi Playkey na počítači používateľa, to znamená bez najmenšieho oneskorenia. Áno, na samotné ovládanie hry to nemá vplyv, ale hlavné je tu ľudské vnímanie.  

Kreslenie kurzora bez oneskorenia v Playkey pomocou príkladu Apex Legends

Použitím našej technológie, s latenciou siete 0 ms a prácou s video streamom 60 FPS nepresahuje latencia celého systému 35 ms.

Pasívne mechanizmy

Podľa našich skúseností mnohí používatelia len málo tušia, ako sa ich zariadenia pripájajú na internet. V rozhovoroch s hráčmi sa ukázalo, že niektorí nevedia, čo je router. A to je v poriadku! Na riadenie auta nemusíte poznať spaľovací motor. Nemali by ste vyžadovať, aby mal používateľ znalosti správcu systému, aby mohol hrať.

Stále je však dôležité sprostredkovať niektoré technické body, aby hráč mohol samostatne odstrániť bariéry na svojej strane. A my mu pomáhame.

1. Indikácia podpory 5GHz WiFi

Vyššie sme napísali, že vidíme štandard Wi-Fi – 5 GHz alebo 2,4 GHz. Vieme tiež, či sieťový adaptér používateľského zariadenia podporuje schopnosť pracovať na frekvencii 5 GHz. A ak áno, potom odporúčame použiť tento rozsah. Frekvenciu zatiaľ sami zmeniť nemôžeme, keďže nevidíme vlastnosti smerovača.

2. Indikácia sily signálu WiFi

Pre niektorých používateľov môže byť signál WiFi slabý, aj keď internet funguje dobre a zdá sa, že má prijateľnú rýchlosť. Problém sa ukáže práve pri cloudovom hraní, ktoré sieť podrobuje reálnym testom.

Sila signálu je ovplyvnená prekážkami, ako sú steny a rušenie inými zariadeniami. Tie isté mikrovlny vyžarujú veľa. V dôsledku toho vznikajú straty, ktoré sú pri práci na internete nepostrehnuteľné, ale pri hraní cez cloud kritické. V takýchto prípadoch upozorňujeme používateľa na rušenie, navrhujeme priblížiť sa k routeru a vypnúť „hlučné“ zariadenia.

3. Označenie spotrebiteľov dopravy

Aj keď je sieť v poriadku, iné aplikácie môžu spotrebovať príliš veľa prevádzky. Napríklad, ak súbežne s hrou v cloude beží video na Youtube alebo sa sťahujú torrenty. Naša aplikácia identifikuje zlodejov a upozorní na nich hráča.

Obavy z minulosti – búranie mýtov o cloudovom hraní

Cloudové hranie sa ako zásadne nový spôsob konzumácie herného obsahu snaží preraziť na trhu už takmer desať rokov. A ako pri každej inovácii, ich história je séria malých víťazstiev a veľkých prehier. Nie je prekvapujúce, že cloudové hry v priebehu rokov zarástli mýtmi a predsudkami. Na úsvite technologického rozvoja boli oprávnené, ale dnes sú úplne neopodstatnené.

Mýtus 1. Obraz v cloude je horší ako v origináli – je to ako keby ste hrali na YouTube

Dnes, v technicky vyspelom cloudovom riešení, sú obrázky originálu a cloudu takmer totožné – rozdiel sa nedá zistiť voľným okom. Individuálne prispôsobenie kódovača výbave hráča a súbor mechanizmov na boj proti stratám tento problém uzatvára. Na kvalitnej sieti nedochádza k rozmazaniu rámčekov ani grafických artefaktov. Dokonca berieme do úvahy aj povolenie. Nemá zmysel streamovať v rozlíšení 1080p, ak prehrávač používa rozlíšenie 720p.

Nižšie sú uvedené dve videá Apex Legends z nášho kanála. V jednom prípade ide o nahrávanie hry pri hraní na PC, v druhom cez Playkey.

Apex Legends na PC

Apex Legends na Playkey

Mýtus 2. Nestála kvalita

Stav siete je skutočne nestabilný, ale tento problém bol vyriešený. Nastavenia kodéra dynamicky meníme na základe kvality siete používateľa. A udržiavame neustále prijateľnú úroveň FPS pomocou špeciálnych techník snímania obrazu.

Ako to funguje? Hra má 3D engine, ktorý vytvára 3D svet. Používateľovi sa však zobrazí plochý obrázok. Aby to videl, pre každý rámik sa vytvorí spomienkový obrázok – akási fotografia toho, ako sa na tento 3D svet pozerá z určitého bodu. Tento obrázok je uložený v zakódovanej forme vo vyrovnávacej pamäti videopamäte. Stiahneme ho z videopamäte a odošleme kodéru, ktorý ho už dešifruje. A tak ďalej s každým rámom, jeden po druhom.

Naša technológia vám umožňuje zachytiť a dekódovať obrázky v jednom streame, čo zvyšuje FPS. A ak sa tieto procesy vykonávajú paralelne (pomerne populárne riešenie na trhu cloudových hier), potom bude kodér neustále pristupovať k zachytávaniu, zachytávať nové snímky s oneskorením a podľa toho ich prenášať s oneskorením.

Video v hornej časti obrazovky sa zachytáva pomocou technológie snímania a dekódovania jedného prúdu.

Mýtus 3. Kvôli oneskoreniam v ovládaní budem v multiplayeri „rakovina“.

Oneskorenie ovládania je zvyčajne niekoľko milisekúnd. A pre koncového používateľa je zvyčajne neviditeľný. Niekedy je však viditeľný malý rozdiel medzi pohybom myši a pohybom kurzora. Nič to neovplyvňuje, ale vytvára to negatívny dojem. Vyššie popísané kreslenie kurzora priamo na zariadení používateľa tento nedostatok odstraňuje. Inak je celková latencia systému 30-35 ms taká nízka, že ani hráč, ani jeho súperi v zápase si nič nevšimnú. O výsledku bitky rozhodujú iba schopnosti. Dôkaz je uvedený nižšie.

Streamer sa ohýba cez Playkey

čo ďalej

Cloudové hranie je už realitou. Playkey, PlayStation Now, Shadow fungujú služby s vlastným publikom a miestom na trhu. A ako mnoho mladých trhov, aj cloudové hry budú v nasledujúcich rokoch rýchlo rásť.

Jedným zo scenárov, ktorý sa nám zdá najpravdepodobnejší, je vznik vlastných služieb od vydavateľov hier a telekomunikačných operátorov. Niektorí vyvinú svoje vlastné, iní budú používať hotové zabalené riešenia, ako napríklad RemoteClick.net. Čím viac hráčov bude na trhu, tým rýchlejšie sa cloudový spôsob konzumácie herného obsahu stane mainstreamom.

Zdroj: hab.com