Google Stadia 分析

本文从产品功能,技术实现,基础设施等方面分析Google Stadia云游戏。

1 Google Stadia 基本情况

状态

  • 2019-3月 GDC大会发布

  • 2019-11月上线,首批上线14个国家:美國、加拿大、英國、法國、德國、意大利、西班牙、荷蘭、比利時、愛爾蘭、丹麥、瑞典、挪威、芬蘭

价格

  • Stadia Pro $9.9/月,游戏需单独购买(提供部分免费游戏),分辨率可达4K\@60FPS

  • Stadia Base 免费,游戏需单独购买(无免费游戏),分辨率1080P\@60FPS

外设与接入方式

  • 手柄(Stadia Controller)操控,可插入耳机,带麦克风,振动反馈

  • 多端接入:手机: Stadia App(Android, iOS),PC: Chrome浏览器,TV: Chromecast

网络准入条件

  • 分辨率720P\@60FPS起,带宽要求10Mbps;最大4K\@60FPS,带宽要求35Mbps;画质可随网速提升而平滑提升

  • 提供测速服务(https://projectstream.google.com/speedtest),由合作伙伴MLab提供服务

完善中的功能

  • Google Assistant

  • Stream Connect(2020.7已灰度)

  • State Share

  • Crowd play(2020.7已灰度)

Staida给游戏产业带来新模式

  • 玩游戏更有趣:即玩、Staida分享到YouTube、Staida唤起YouTube游戏指南或提示、从YouTube进入游戏

  • 游戏分发渠道更宽广:超链接分发,无需绑定Store

  • 游戏创作更简单:提供游戏创作辅助工具

Stadia控制器在顶部具有两个独特按钮:一个用于Google智能助理,另一个用于屏幕捕捉。它们以清晰的白色图标呈现在光滑的黑色表面上。捕捉按钮用于尽可能轻松和无摩擦地与YouTube共享,而助手包含在那里帮助游戏玩家在YouTube上找到指南或提示,而无需离开他们的游戏会话。

2 Stadia 商业目标

Stadia的商业目标有两部分:

  • 通过云游戏作为切入,尝试做游戏,成为一家游戏公司
  • 为YouTube引流,将云游戏流量引入YouTube

第一个目标是长期目标,不确定性较大。第二个目标是短期目标,从当前Stadia产品设计、以及人事调动 Justin Uberti宣布离开Google Duo项目 现担任Google Stadia首席工程师 都可以明确推导出来。

3 Google Stadia 技术栈

谷歌Stadia技术栈,支撑存量游戏云化、原生云游戏开发两个场景。

  • 存量游戏云化:Stadia SDK与游戏云化工具。

  • 原生云游戏开发:Project Chimera、GameBus等。

4 Stadia SDK:游戏集成SDK实现Stadia游戏特有功能

游戏集成Stadia SDK实现Stadia游戏特有功能:Click to Play、Crowd Play、Crowd Choice、State Share、Assistant。由于未申请通过Stadia开发者,没能获取到SDK包。

Stadia SDK: Click to Play

Stadia Streamer基于WebRTC实现游戏串流,在有浏览器的设备上都可以玩云游戏。

Click to Play: 在观看YouTube视频时候,可以通过一个按钮进入游戏体验游戏

Click to Play: 通过链接分享游戏到社交网站(Twitter, Reddit等),其他人点开链接即玩

Stadia SDK: Crowd Play

Crowd Play(类似互动直播) 玩法:观众观看游戏时候可加入游戏,作为主播的队友或对手角色。

Crowd Play原理:主播开启Crowd Play,观众点按钮加入游戏,游戏通过Stadia SDK获取新加入的玩家。

Crowd Play 游戏集成方法:在游戏包里通过标记位控制是否开启Crowd Play(怎么配置??)

游戏支持Crowd Play,需要先支持Multi Player模式,并使用Stadia SDK从Stadia获取玩家加入、离开的事件

Stadia SDK: Crowd Choice

使用方法:观众通过投票影响游戏内容,包括选择主播使用的武器、选择游戏中的NPC(非玩家角色)等。

4种投票类型:

  • Multi Choice 多选

  • Tug-of-War 两个选项选一个

  • Crowd Boost 一个选项

  • Chat 可定制对话内容,20+选项

Crowd Choice 游戏集成方法

Stadia SDK: State Share

使用方法: 玩家在YouTube上找到玩家分享的游戏,可以进入到分享时的状态继续玩。

原理:玩家上传带状态元数据的视频到YouTube、或使用Stadia直播游戏;观众找到视频可进入游戏;游戏读取视频元数据,进入指定状态(如关卡)。

游戏集成方法

Stadia SDK: Assistant

使用方法:手柄按下Assistant按钮,说出问题(如怎样击败这个Boss?),Assistant会搜寻出一个教学视频

Assistant 工作原理:游戏通过Stadia SDK上报游戏场景对应的标签,给视频流打标签

Assistant 游戏集成方法

Stadia Streamer:构建在WebRTC之上

WebRTC架构现状

Stadia 场景下WebRTC架构

Stadia场景下WebRTC修改点(对外接口未发生变化)

  1. 音视频采集由摄像头、麦克风变为GPU、声卡
  2. Codec采用VP9编码
  3. 增加Rate Adaptation,协同编码与传输
  4. 支持C/S模式
  5. 传输协议使用QUIC替换

为什么谷歌选择WebRTC

  • 游戏免安装,通过Chrome即可玩,支撑云游戏跨终端推广目标
  • WebRTC定位是超低时延(half-second)实时音视频流传输协议
  • 增强WebRTC生态

为什么需要WebRTC Over QUIC

  • 简化WebRTC协议栈
  • QUIC优势:零RTT建链、改进的拥塞控制、多路复用、连接迁移、前向冗余纠错

Stadia GameBus:原生云游戏引擎

GameBus两个功能:分布式游戏引擎;Stadia多实例级联,实现大型多人在线游戏。

GameBus是一个分布式架构的游戏引擎,分布式架构的优势是可以容易横向扩展,如物理系统算力增强、使用云端强大的AI算力实现更有趣的NPC角色。

通过GameBus级联多个Stadia实例,实现大型多人在线游戏。

Stadia Playability Toolkit:云游戏测试、调优工具集

Stadia 为游戏云化提供一系列工具

  • Chrome Test Client(Network Simulator, Frame Capture)
  • Stream Profile API
  • Media Stream API
  • Stream Capabilities API
  • Frame Token API
  • Video Diff
  • Smoothness View

5 Google Stadia 网络带宽要求与串流时延

玩Stadia云游戏网络带宽要求

720P@60FPS带宽10Mbps,1080P@60FPS 20Mbps带宽,4K分辨率则要求35Mbps带宽。如果带宽达不到要求,则可能会出现卡顿或花屏(Stadia在编码与传输自适应上做了不少工作以保障流畅度)。

Google官方给出的带宽需求表

第三方评测的时延数据

通过Stadia玩游戏,与本地游戏比较,串流时延平均在40~90ms之间。

数据来源

  • Stadia PC对应键盘鼠标输入
  • Stadia TV对应手柄输入
  • 第二个游戏在TV上延迟特别高,作者也不清楚原因,延迟高,但是不卡顿。

数据来源

Stadia Streaming(串流)技术栈

Google Stadia通过全球骨干网就近接入、定制云游戏主机、优化编解码器、优化传输协议,实现游戏画质4K\@60FPS,操作响应时延150ms的目标。

编解码与传输协议

  • VP9编码格式: 更高的压缩比
  • 定制AMD GPU,4K\@60FPS编码(后续支持8K\@120FPS)
  • WebRTC Over QUIC:低时延传输协议,BBR拥塞控制
  • 编码与传输协同:根据网络质量实时调整编码参数(码率、分辨率、帧率等),保障游戏流畅体验

游戏主机

  • CPU: X86处理器,2.7GHz; Mem: 16G; GPU: AMD V340 16GB;
  • 图形API:Vulkan
  • Linux操作系统

全球部署

  • Edge POP点就近接入
  • 不确定Stadia服务器最终是否部署到Edge POP

Reference

1

Stadia使用体验:这东西没做完

Google Stadia:与 YouTube 集成,低硬件门槛收割「大众」流量

Google Stadia是YouTube的未来,而不是游戏的

Google 新设 Stadia 游戏工作室,由前圣莫尼卡工作室负责人领导

Google Stadia 首发评测汇总:云游戏不是梦,但谷歌会让你望而却步

2

How YouTube Paved the Way for Google’s Stadia Cloud Gaming Service

3

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4

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