在剛剛過去的騰訊全球數(shù)字生態(tài)大會上，騰訊云發(fā)布了全新的云游戲解決方案，將云游戲帶入了2.0時代。今天的技術(shù)解碼就由胡小華老師為大家解讀云游戲的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)。
云游戲是一種以云計算、渲染及云傳輸為基礎(chǔ)的游戲?qū)崿F(xiàn)方式，與傳統(tǒng)游戲區(qū)別在于游戲的運(yùn)行在云端邊緣計算節(jié)點(diǎn)上，而非用戶本地終端上；用戶本地終端通過網(wǎng)絡(luò)接收云端邊緣計算節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行游戲聲音與畫面的本地呈現(xiàn)，同時用戶將對游戲的操作控制指令發(fā)送到云端進(jìn)行對游戲的控制。
云游戲解除了傳統(tǒng)游戲方式中游戲本身對終端設(shè)備的系統(tǒng)軟件、硬件等能力要求的限制，可以輕松的在PC、手機(jī)、平板等終端進(jìn)行接入，其應(yīng)用場景主要如下：
云游戲應(yīng)用場景
1、3A大作隨時玩
3A游戲的安裝與運(yùn)行全部在云端邊緣計算節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行，終端只需要實(shí)現(xiàn)簡單的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包接受、渲染與交互，并不需要發(fā)燒級的硬件配置來支持，普通的一臺能支持高清視頻播放的手機(jī)、平板與TV等終端設(shè)備就可以玩3A游戲。
2、端游/手游覆蓋
云游戲淡化了端游/手游概念，我們通過虛擬化VM與容器技術(shù)，將端游與手游部署運(yùn)行在云端邊緣節(jié)點(diǎn)上，玩家通過我們提供的多終端SDK，可以通過網(wǎng)頁、客戶端app等接入方式，在手機(jī)、平板、電視等任何支撐的終端上玩PC游戲或者手機(jī)游戲。
3、游戲試玩
云游戲的游戲試玩，跳過了傳統(tǒng)游戲的下載、安裝等步驟，玩家直接通過體驗(yàn)入口進(jìn)入就可以立即進(jìn)行游戲的試玩。
4、多人云游
“獨(dú)樂樂不如眾樂樂”，云游戲打破了傳統(tǒng)的多人同屏游戲限制，跨越了空間，在任何地方都可以隨時邀請好友多人一起玩游戲。
5、游戲助力
游戲通關(guān)不過？云游戲提供了游戲助力功能，可以讓你正在玩的游戲，實(shí)時授權(quán)給其它玩家來操作，替你通關(guān)……
6、云游直播
云游戲支持游戲分享、游戲觀戰(zhàn)，可以將游戲的內(nèi)容實(shí)時直播出去。
云游戲除了調(diào)度與游戲管理等相關(guān)模塊，其底層主要由流化、傳輸、渲染交互三大塊組成。
流化：在云端邊緣計算節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)，完成游戲的流化；
傳輸：通過邊緣網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，選擇最短的鏈路打通邊緣節(jié)點(diǎn)與終端用戶的網(wǎng)絡(luò)通道；
渲染交互：在用戶終端中實(shí)現(xiàn)，完成對游戲數(shù)據(jù)流的本地渲染呈現(xiàn)以及交互控制。
其中，流化根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同，可分為視頻流與指令流兩種形態(tài)。
視頻流方案
視頻流實(shí)現(xiàn)：游戲運(yùn)行在帶有GPU的邊緣計算節(jié)點(diǎn)，將GPU生成的游戲圖像轉(zhuǎn)換為H.264/H265的視頻流以及音頻數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳到終端，同時終端將操作指令如鼠標(biāo)，鍵盤，觸控等數(shù)據(jù)回傳到服務(wù)器中。
指令流方案
指令流實(shí)現(xiàn)：游戲運(yùn)行在邊緣計算節(jié)點(diǎn)中，通過帶有支持圖形API的虛擬GPU或者軟件圖形庫，復(fù)制游戲下發(fā)的圖形API，并序列化為指令流，將指令流通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綆в蠫PU的終端，由終端運(yùn)行指令流，并渲染出游戲圖像，同時終端將操作指令如鼠標(biāo)，鍵盤，觸控等數(shù)據(jù)回傳到服務(wù)器中。
目前，市面上已經(jīng)對外發(fā)布的云游戲方案主要為視頻流方案，下面我們將對基于視頻流的實(shí)現(xiàn)做詳細(xì)講解。
視頻流系統(tǒng)框架
視頻流的流化處理主要是采集游戲音視頻數(shù)據(jù)編碼為音視頻流，為了提高處理效率與降低延時，云游戲視頻處理直接從GPU顯存獲取游戲畫面，然后傳到GPU編碼模塊進(jìn)行編碼輸出，減少了GPU與CPU之間拷貝導(dǎo)致的性能損失；音頻處理直接從聲卡獲取游戲聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼輸出，具體如下：
（1）視頻流化處理
GPU采集編碼
視頻流化處理：將游戲渲染的畫面，直接從GPU顯存中獲取，然后傳輸?shù)紾PU 編碼模塊進(jìn)行編碼輸出視頻流。
（2）音頻流化處理
音頻采集編碼
音頻流化處理：從聲卡獲取游戲聲音進(jìn)行編碼為音頻流。
云游戲?yàn)榱私档脱訒r，傳輸采用實(shí)時流協(xié)議，如：常用的RTP/RTSP/RTC等協(xié)議，同時根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，針對云游場景進(jìn)行了專門的自適應(yīng)抗抖動優(yōu)化。
傳輸自適應(yīng)抗抖動
傳輸自適應(yīng)抗抖動處理，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況與終端渲染播放能力進(jìn)行綜合判斷，自動調(diào)整視頻流的碼率、幀率，分辨率，實(shí)現(xiàn)在弱網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)切換以及弱終端的最優(yōu)體驗(yàn)。
（1）渲染處理
終端渲染
渲染處理：主要實(shí)現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)的解碼與同步渲染輸出，為了提高終端解碼能力，云游戲優(yōu)先采用開啟系統(tǒng)硬件解碼的方式來進(jìn)行解碼，同時，為了減低延時，嚴(yán)格控制緩存buffer，讓視頻畫面盡快輸出。
（2）交互處理
終端交互處理：云游戲支持各種終端輸入設(shè)備，完成鍵鼠、Touch，手柄等輸入事件處理，發(fā)送到云端邊緣計算節(jié)點(diǎn)來來完成對游戲的操控。
云游戲成本主要源于硬件與流量，如何提高單臺機(jī)器的最高并發(fā)數(shù)？如何提升編碼壓縮比來降低帶寬成本？是當(dāng)前云游優(yōu)化的兩個主要方向。
針對這兩個問題，云游戲給出了云游虛擬化的解決方案，主要實(shí)現(xiàn)CPU/GPU虛擬化，將資源利用最大化；針對不同的游戲場景，虛擬出不同的虛擬機(jī)類似，細(xì)分資源粒度，盡量將成本做到最低。例如：vGPU根據(jù)不同的游戲場景，具體劃分如下:
云游戲的延時在整個鏈路上由如下幾個部分組成：
云游戲相對于本地游戲，額外增加的延時主要來自于輸入、網(wǎng)絡(luò)傳輸、編碼、解碼，終端渲染幾個部分；通過對整體鏈路的優(yōu)化，將總延時控制在了50ms以內(nèi)，保證一個好的游戲體驗(yàn)。
云游戲運(yùn)維主要包含邊緣節(jié)點(diǎn)管理，游戲管理，游戲自動更新，賬戶管理，游戲安全管理等工作。云游戲需要維護(hù)大量的邊緣計算節(jié)點(diǎn)，大量的游戲，而且游戲一般都比較大且更新頻繁，需要及時處理游戲自動更新分發(fā)同步等問題。
云游戲隨著基礎(chǔ)實(shí)施能力提升，云計算與5G技術(shù)融合，讓云游戲的質(zhì)量、操作流暢性等都獲得大幅提升，游戲延時也在玩家可以接受的范圍內(nèi)；隨著入局的企業(yè)越來越多，整體產(chǎn)業(yè)生態(tài)越來越完善，未來2~3年會有一個比較大的突破；同時，新的交互方式和游戲類型也會將在接下來的幾年陸續(xù)出現(xiàn)，云游戲會從一個細(xì)分市場，逐漸走進(jìn)每一個玩家的生活。
