谷歌云游戏Stadia概览

在2019年3月份的谷歌开发者大会GDC 2019上,谷歌发布了其云游戏解决方案,命名为Stadia,引发了外界不少关注。谷歌发布的云游戏解决方案包含整个游戏产业链各个环节:游戏制作方面自己成立游戏工作室同时也与CP合作(如发布会上演示的刺客信条奥德赛,就是与育碧合作的),游戏开发提供云游戏特有的开发、测试、调优工具与运行平台,基于谷歌云提供云游戏基础设置(计算/网络)、自己运营游戏(用户可订阅方式玩云游戏),并发布了游戏手柄。谷歌这一番操作的意图,志在千亿美金市场规模的游戏市场分得一杯羹。本文通过GDC大会上的材料,汇总总结谷歌云游戏Stadia的概貌。

游戏行业概况

游戏类型

游戏领域内,按照玩游戏方式不同或使用不同设备玩游戏差异,可以将游戏划分为不同的类别:手游、掌游、主机游戏、PC游戏。不同的游戏内容在制作时候就会确定其游玩方式与设备,如王者荣耀就是设计在手机上游玩的手游,如GDC演示的育碧大作”刺客信条奥德赛“就是设计在主机与PC上玩的游戏。下面表格列举不同游戏的差别。

  手游 掌游 主机游戏 PC游戏
设备类型/厂家 手机 掌机/任天堂 游戏主机/微软XBox/索尼PlayStation PC电脑
游玩方式 手机触屏游玩 掌机设备按键 手柄+大屏 显示器+键盘+鼠标
流行国家与地区 中国美日韩 美日韩 美日韩/中国  
典型游戏 王者荣耀 超级马里奥 刺客信条奥德赛 魔兽世界,绝地求生

游戏市场现状

在开始讨论云游戏之前,先了解游戏市场的现状。从 Newzoo 的 2019年全球游戏市场报告 中,我们可以得到下面几点信息。

  • 游戏市场份额,按照地区划分,亚太(中国/日本/韩国)占比,北美占比,欧洲中东占比。
  • 游戏类型占比,手游占比,PC游戏占比,主机游戏占比;手游在逐渐蚕食PC游戏的份额,主机游戏基本盘维持不变,缓慢增长。
  • 中国主游戏市场绝大部分是手游(消费习惯:玩家不愿意购买昂贵的主机游戏;政策管控:国外大牌主机游戏厂家在国中一直未获得授权,加上近期游戏版号管控游戏内容更难进来了)。

云游戏

云游戏场景

云游戏是一种新的商业模式,主要针对主机游戏与PC游戏场景下,玩家需要在硬件设施上花费不少费用,导致部分非硬核玩家被排除在游戏之外。云游戏的模式是将主机与PC游戏运行在云上,通过瘦客户端(显示器、大屏、手柄)接入,无需购买主机设备,同时游戏内容也采取订阅而不是当前的买断模式。这种模式极大降低了玩家门槛,对游戏玩家来说是现象级的改变。

云游戏除了对玩家来说是现象级的改变,对游戏产业链中其他角色,改变也是巨大的。

角色 变化点
玩家 无需购买硬件设施;游戏按需订阅游玩;更多新玩法:从朋友分享的链接直接加入游戏局、从直播界面加入游戏等
内容提供商 云游戏是一种新的游戏开发、调试、调优模式,甚至会有专门适配云游戏的游戏
设备提供商 云游戏在体验上与玩家购买硬件设备玩的方式还是有差距,对硬核玩家来说会继续购买游戏设备,云游戏抢占的用户还是非硬核玩家这一部分
云厂家 新入局玩家,为云游戏提供基础设施

云游戏原理

云游戏的原理可以简单理解为类似远程桌面,典型云游戏由“云游戏客户端->游戏客户端->游戏服”三层构成。

  • 云游戏客户端:由输入设备与显示设备构成,输入设备通常是手柄或键盘/鼠标,显示设备通常是大屏。云游戏客户端对计算与图形渲染能力没有过高要求,因为客户端只负责输出云端传输过来的视频流。
  • 游戏客户端:传统游戏模式下的游戏软件,对于单机版游戏来说安装游戏软件就可以玩了,对于联网游玩的游戏,还需要连接到游戏服游玩。
  • 游戏服:游戏服务,为多个游戏客户端提供游戏对战、归档、装备交易等功能。

云游戏模式下将游戏客户端运行在云端,玩家通过云游戏客户端输入指令,传输到游戏客户端,客户端接收并执行指令,根据指令执行结果渲染画面,画面传输到云游戏客户端,显示给玩家。 云游戏期望达到的效果,是与在本地玩游戏没有区别。

云游戏系统构成

要实现一个云游戏的服务,至少需要包含如下部件:

  • 游戏云化:云基础设施:云游戏可能会使用到边缘计算,靠近用户部署降低时延;5G网络切片技术也存在结合点。
  • 游戏云化:云游戏生命周期管理:传统游戏包如何运行到云上,包括打包格式,仓库,运行环境,监控,弹性伸缩等。
  • 游戏云化:音视频编解码:适合云游戏的音视频编码/解码器。
  • 游戏云化:传输协议:为了保证用户体验,针对云游戏场景的视频流与控制指令传输协议
  • 游戏运营:游戏上架与分发。
  • 云游戏体验优化:要实现云游戏游玩接近本地游玩体验,需要专门的优化;下面讲到的谷歌云游戏Stadia技术实现,重点就是用户体验优化。

谷歌云游戏Staida技术实现

云游戏技术实现可以简单理解为直播+控制。

传统的视频流服务模型:

云游戏是在视频流的基础上,增加了控制;同时对时延的要求比直播要高(端到端的时延不能超过100ms):

云游戏的架构:

云游戏架构中,核心部件是Streamer,Streamer的目标是保证在不同网络条件下云游戏的最佳体验,使用到的技术手段有:

  • BBR 拥塞控制算法
  • 基于QUIC的传输协议
  • 编码器的参数(如码率)动态调整
  • 基于客户端反馈的编码器参数预测模型,实时调优
  • 跟踪每一帧的传输情况,而不是字节

举例说明Streamer根据客户端反馈调优编码器:网络链路因抢占(Competing flow)拥塞时,控制器降低码率,当到第五个帧时候,控制器认为需要传输一个I帧补救。

Reference

newzoo-2019年全球游戏市场报告免费版

Real-time Audio-Visual Media Transport over QUIC

理解低延迟视频编码的正确姿势

设置直播编码器

Video Encoding Settings for H.264 Excellence

everything you need to know about google game streaming service

google stadia technical deep dive

Stadia tech review: the best game streaming yet, but far from ready

Google I/O: Stadia team says latency in game streaming is a thing of the past