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