2019年12月11—12日,由众视传媒、亚太CDN产业联盟联合广东南方新媒体股份有限公司、中国电信股份有限公司智能网络与终端研究院共同主办的“2019年第七届亚太内容分发大会•广东站”在广州隆重举行。
随着5G时代的到来,节点的不断下沉,推动互联网架构从传统的星状架构向网状结构延伸,P2P、区块链、人工智能、万物互联等技术及产品的融合,也为未来网络服务、云服务的商业模式带来颠覆式的改变。在12日的云游戏&云现实的分论坛上,福建智杰融兴信息科技有限公司技术总监吴振永做了《5G时代前夜的云游戏体验优化实践》的主题发言。
吴振永先简单介绍了云游戏和云游戏的优势。吴振永指出云游戏是一种以云计算技术为基础的在线游戏技术。在云游戏场景下,所有游戏都在云端服务器运行,并由云端服务器将游戏场景实时渲染为视频音频流,通过网络传输给玩家游戏设备。
玩家不再需要专门的高配置游戏主机,仅需游戏设备拥有基本的流媒体播放能力与获取玩家输入指令并发送给云端服务器的能力即可,就可跨平台跨终端畅玩3A游戏大作,真正做到无需下载,无需等待,即点即玩,想玩就玩。
虽然,云游戏有着诸多优点,但是,在过去十年的时间里,并没有出现成熟的云游戏平台,相反看到的是很多云游戏初创团队的停服、变卖和解散。吴振永分析了影响云游戏发展的众多因素中,体验、内容和成本是制约云游戏发展的三大关键因素。
体验——直接决定了玩家能不能玩。玩家对游戏的画面、情节和操控手感的要求越来越高,没有好的游戏体验就谈不上什么游戏乐趣的享受,体验对于游戏玩家来说是重要且基本的要求。
内容——决定了玩家玩的兴趣。游戏内容的好坏决定了游戏对于玩家吸引力的大小,所以,需要有品质高,类型丰富的游戏作品接入,才会吸引更多的玩家享受云游戏,目前存量的精品游戏,3A大作可以说是为云游戏准备了充足的内容。
成本——决定了玩家玩的代价。云游戏的成本主要由设备、内容和带宽组成,最后这部分成本会直接或者间接的由玩家买单,能否用技术手段和运营手段做到精细化的成本控制,最后会直接关系到玩家群体的大小。
可见,在制约云游戏发展的三大关键因素中,体验又是重中之重。
云游戏与本地游戏的体验差异可以直观的体现在画质、帧率、延迟这三个方面。其中画质要清晰精美,特别是在大屏上,玩家很难接受模糊甚至是马赛克;帧率决定了游戏画面是否平滑流畅,对大多数玩家来说,低于30fps的画面会有比较明显的不适,如果能够达到60fps则会让体验上升一个新的台阶;延迟对游戏玩家特别是竞技类游戏玩家来说有着巨大的影响,过大的延迟会完全无法体现出玩家细腻娴熟的操作技巧。而这三个因素受到网络传输(网络延迟、丢包、抖动和带宽等)带来的影响是最大的。虽然目前视频点播和直播已经比较成熟,但云游戏与点播和直播有很大的不同,这是因为点播可以缓存,直播可以缓冲,但云游戏一定是毫秒级的实时生成和交互,对网络传输的要求是远高于点播和直播的。
吴振永在现场引用了中信建设证券关于云游戏研报中的一张图表并表示,随着5G和边缘计算的快速发展,从去年年底开始,各种厂商、媒体、以及机构等都在关注云游戏,使得其热度迅速攀升,大家相信5G的超低延迟和超大带宽,加上边缘计算将彻底解决云游戏面临的网络传输问题,赋予云游戏极致的游戏体验,释放云游戏巨大的市场潜力,必将为云游戏带来高速发展的机遇。
但是,在5G+云游戏市场一片欢呼的背景之下,作为一名从业多年的技术人员,吴振永发出了灵魂质问——5G真的会那么快到来吗?
答案是不会的。5G和4G相比,更高的频率就意味着一个基站的覆盖范围相比较4G来说更小,必须要建设更高密度的基站去覆盖区域。要在网络覆盖上代替4G,是要时间和成本的投入;况且,相对成熟的4G设备来讲,5G手机和套餐资费的价格也会让用户望而却步,5G设备的更新换代同样需要时间。所以,4G和5G并存会是一个比较长期的状态,云游戏的发展不能只是坐在那里安静的等待5G的到来,吴振永表示,不管是4G还是5G,还有很多的技术细节值得考虑:
网络质量评估——准确的评估网络质量有助于让更优的游戏节点为玩家提供稳定的服务。
比如ping是最常用的网络探测工具,但实际在网络质量评估上不能只依赖ping的结果,因为ICMP的探测并不可靠;不能只依赖即时探测的结果,基于历史先验经验的分时段分链路质量也很重要;可以尝试使用同类的网络传输协议进行探测,比如如UDP,TCP使用带特定port和payload的数据包进行评估;特别要注意不能忽视网络的抖动,云游戏的低时延对抖动是比较敏感的,而且抖动本身也是网络拥塞的征兆。
节点能力评估——准确的评估节点能力可以用更好的质量更优的成本为玩家提供稳定的服务。
相信大家都会想到节点能力可以从CPU、GPU(3D,显存)、内存等几个维度的利用率来进行评估,但对云游戏业务来说,游戏的性能特征、游戏的亲和性以及网络冗余度等这几个方面是都非常重要不可忽视的考虑因素。
双层调度策略——兼顾网络平稳性和动态特征,获得更加平稳可控的服务质量。
基于先验的粗粒度静态调度,划分网络质量、区域规划、候选资源池和资源优先级;基于实时的细粒度动态调度,综合考虑用户网络、实时质量、节点能力和游戏资源特征等进行精准的匹配。
协议和压缩格式——视频格式决定了视频的压缩和封装效率,传输协议决定了传输的速度和效率。
在正常网络好的情况下,TCP效率是可以的,但当网络出现抖动的时候,TCP下降非常快,对体验影响非常大,UDP是开放的协议,它可以交给上层进行处理,会有更多的灵活性,对云游戏这种在复杂网络环境下追求传输效率的业务来说,基于 UDP的传输协议会有更好的传输效率和体验保障。
在视频压缩方面,大家会觉得H265效率会更高,应该是比较主流的方式,,但在实际应用中,有很多IPTV和OTT的设备还不能很好的支持H265,所以还需要做好H264和H265的探测和动态切换,来确保云、端的最佳配合状态。
拥塞控制策略——云游戏的网络通信有自己的业务特点,如可以接受一定的丢包,平滑丢帧优于排队重传,发送数据的大小可控动态生成,起始的传输数据量会更大,在特定通信中过低或者过高的带宽都不是最优解等,所以大家熟知的拥塞控制如慢启动、拥塞避免、滑动窗口、快恢复、快重传以及GCC等算法对于云游戏的实时视频交互来说并不是最优的策略,需要结合云游戏自身的数据流特点,结合视频流带宽的启动值,上限值,下限值,临界值等进行智能的带宽估算和动态控制调节,来保证高质量的视频传输效率。
冗余编码——冗余编码在云存储和不可靠环境通信中应用较广,主要是通过在数据包/块中增加额外的冗余纠错信息,以在部分数据丢失的情况下通过已知的数据来快速恢复丢失的数据。但需要特别注意的是,纠错信息要根据网络拥塞情况动态调整,否则可能会增加网络拥塞,或者增加画面延迟,影响到用户体验,所以在策略上需要做好持续的数据分析和策略控制。
除了这些跟网络相关的因素外,吴振永表示还有编码器,解码器,缓冲区,内核态,零拷贝等多个方面都有很大的优化空间。相信随着5G和边缘计算的发展,随着所有云游戏技术人员在技术细节上的不断优化和打磨,云游戏不再遥不可及。