云游戏常用技术

什么是云游戏?

云游戏 = 以云计算为基础的游戏运行方式,在这个模式下,所有游戏的进程都在服务器端运行,最后将渲染完毕后的游戏画面压缩并通过网络传送给用户。由于用户端只需要视频的解压和呈现,不需要复杂的游戏计算过程,因此玩家不需要特别高的硬件配置就可以进行任何游戏的体验。

云游戏的优势

多:3A级主机大作 + 休闲游戏; 电视、手机、平板多屏无缝切换。

快:无需漫长下载安装,即点即玩;5G加持,快如闪电。

好:4K/60帧的极致游戏体验;无外挂,回归游戏公平;

省:不再需要高昂的硬件配置;游戏订阅模式,降低游戏费用。

理性来看,这些都是属于云游戏相比较传统游戏的优势所在,厂商总结得也大概齐合乎逻辑,但是距离正确的成功实践还为时尚早,至于取代传统游戏则更是显得有点遥远。

云游戏之所以诞生,除了技术层面能够给予可实现的支持之外,还有一个背景就是传统游戏长期存在的一大局限:高昂的进入门槛。准确的说是降低轻度游戏玩家对于3A等大制作游戏的壁垒,消除玩家对昂贵主机或者PC的需求,大幅度降低玩家的入门成本。

目前常见的一些云游戏平台:

  • PC端:

腾讯云游戏: start.qq.com/#page-5

网易云游戏:cg.163.com/#/mobile

  • 移动端:抖音,摸摸鱼

云游戏的基本原理

与本地游戏相比,云游戏增加了抓屏、编码、网络传输、解码等主要过程,即流化过程。

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区别于端游、页游、手游和主机游戏,云游戏的游戏资源、运行、渲染都在云端完成,相当于用户是 在远程玩游戏。

云游戏和云桌面、远程控制都属于远程技术的应用,技术原理相似,但这三者的侧重点不同。远程控 制(例如 Teamviewer 等),它的被控制方不一定在云端,可以是在家庭、公司的某一台电脑。云游戏 和云桌面的计算和存储实体都在云端,但云桌面通常不带 GPU。远程控制和云桌面的功能没有针对游戏 来设计,都不适合用来玩游戏,而云游戏对游戏功能进行了深度优化,因此能提供优质的游戏体验。

云游戏的分类

  1. 按计算平台:X86架构以及ARM架构

x86 架构和 ARM 架构是指真正运行游戏的云平台的架构,而非终端的架构

  1. 按串流方式:游戏窗口串流与桌面串流

云游戏的产品形态主要有两种,游戏窗口串流和桌面串流。前者的特点是云端仅将游戏窗口内的画 面串流至本地,只能用于游戏用途,而后者则是将整个桌面串流至本地,通常会预置各类热门网络游戏 (LOL、DOTA2、PUBG 等)和主流游戏平台(WeGame、Steam、Origin 等),用户就像在使用网吧电脑一样。

  1. 按资源形态:虚拟机流派与物理机流派

目前市场上主流两种资源形态,虚拟机流派和物理机流派。虚拟机流派一般采用服务器和专业显卡 的云端资源组合,并以虚拟化的方式分配资源,较为灵活。而物理机流派的云端资源以一台台 PC 形式 存在(相当于 PC 农场),显卡为家用游戏显卡,对游戏驱动的适配更好。

云游戏的核心技术

云平台技术

  1. GPU 虚拟化与无盘系统

云平台需要为每个用户分配独立的云渲染节点,保证每个用户可以独立地进行游戏,互不影响。因此如何将服务器、显卡等硬件资源集群高效管理、合理调度,是云平台的一个关键技术。

目前云平台的资源管理和调度有两种主流的方案——虚拟化方案和物理机方案

GPU 虚拟化将 GPU 进行切片分配虚拟机使用,实现多个虚拟机共享一个 GPU。GPU 切片包含在时间片段上进行的划分,类似于 CPU 的进程调度,以及对 GPU 资源进行的划分, 例如 16GB 显存划分给多个虚拟机使用,每个虚拟机得到的显存互相独立、不共享。

无盘系统是一种将计算与存储分离的标准方案,你不需要为每台主机定制操作系统与游戏内容,而是 将操作系统与游戏内容以标准化的存储分离方案挂载到每一个云渲染主机中,使用云端的大容量 SSD 磁 盘阵列,能为海量的云渲染主机提供操作系统引导与游戏启动与运行服务。

  1. 音视频抓取

image.png 3. 编码技术

云端在抓取到原始游戏画面后,由于数据量巨大,不宜直接传输,需要经过编码压缩后才做网络传输。 H264 和 H265

  1. 推流技术

云游戏业务对时延要求高,任何过多的报文封装和解封装都会引入额外的时延,目前主要采用 TCP 或 UDP 直接封装应用层数据

QUIC 协议——同时拥有 UDP 的快速高效和 TCP 的可靠传输特点的协议——得到业界广泛关注。 QUIC 全称是 Quick UDP Internet Connection,基于 UDP 实现,握手过程简单,改进了拥塞控制, 可以多路复用。

低时延、低抖动的网络传输

  1. 全光网络

在低时延和确定性抖动的传输要求下,全光网络是趋势,其特点是大带宽、低时延、0 抖动。

  1. 家庭 Wi-Fi 技术

升级到WiFi6

  1. 5G

在低时延和确定性抖动的传输要求下,全光网络是趋势,其特点是大带宽、低时延、0 抖动。

终端关键技术

  1. 解码技术

编码后的图像经过网络到达终端后,终端需要对其解码,才能在屏幕显示出来。

软解码主要依靠软件,在 CPU 上完成,硬解码主要调用 GPU 的专门模块完成。硬解码的性能和效率更高,且在硬件不断发展下,硬解码的质量不比软解码差, 甚至还优于软解码,所以通常首选硬解码。

  1. 操作指令收集

终端除了解码之外,还负责另一个重要工作,就是收集用户的操作指令,并上传到云端,作为游戏 的输入。目前常见的游戏输入设备类型有三个,鼠标、键盘和游戏手柄。云游戏至少需要支持这三种游 戏输入设备。

展望

云游戏还处于起步阶段,随着未来技术的发展,云游戏将会呈现更多可能。

● 终端

VR/AR/MR 眼镜、裸眼 3D 屏、智能手表等也会成为游戏终端。它们不需要多强的性能,只需要具 备一定的显示能力。

● 网络

  1. 固定承载网络:家庭带宽将升级到 1Gbps 速率及以上,Wi-Fi 5 升级到 Wi-Fi 6,25G/50G PON 应用、波分一跳直达等应用。
  2. 5G 无线传输网络:5G 网络可以提供随时随地 100Mbps 大带宽,满足手机显示屏场景下的舒 适体验阶段。

● 内容

极度拟真成为游戏常态,表现为画面质量、分辨率、帧率的逼近人眼极限,例如出现 8K 游戏。云端 超强性能促进 3A 游戏发展,甚至会引起游戏形态的变化,例如可能会产生超级游戏(拥有无限地图、无 限场景、同台竞技人数从 10 人或 100 人提升到上千上万人等),只有在云端才能运行起来。

引用:

www-file.huawei.com/-/media/cor…

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转载自juejin.im/post/7044456677621366821