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五雲遊戲教程

遊戲 更新时间:2025-01-04 11:03:07

随着Google在今年遊戲開發者大會(GDC)上發布雲遊戲平台Stadia以來,雲遊戲受到了前所未有的關注。然而就像2015年突然到來的人工智能浪潮其實已是人工智能的第三次爆發一樣,雲遊戲概念的提出至今已有至少近20年曆史了。

那麼,雲遊戲是什麼?它經曆了哪些發展過程?存在哪些技術門檻?它對産業有什麼樣的影響?

一、什麼是雲遊戲

對于遊戲行業或遊戲本身不了解的人來說,初次面對雲遊戲可能會有一個疑問——除了單機遊戲,現在所有遊戲不都聯網玩麼?雲遊戲和網絡遊戲有什麼區别?

實際上,同為“在線遊戲”,雲遊戲與網絡遊戲的運行方式截然不同。

對于傳統的網絡遊戲而言,玩家需要先将遊戲客戶端事先下載安裝儲存在本地硬盤中,運行過程中的運算也是在本地完成的,其運行速度、畫面效果取決于本地電腦的硬件配置。通過互聯網,本地客戶端接收到的是一同進行遊戲的其他玩家的信息,如位置、狀态以及實時的操作等。在網頁遊戲和小遊戲中,盡管表面看起來沒有“下載”這一過程,但實際上在遊戲打開時也會将遊戲所需的資源和運算邏輯“加載”到本地,然後再開始運行。

而雲遊戲則不同,它不需要下載或加載資源到本地設備。

雲遊戲從概念上來說其實十分簡單,就是基于雲計算技術,把遊戲放到服務器上運行,而遊戲渲染出來的視頻畫面,通過網絡傳送到終端(包括PC、機頂盒、移動終端等)。如此一來,終端客戶不需要下載、安裝遊戲,隻要連接互聯網,哪怕是硬件配置要求高、運算量大的遊戲也能順利運行。

用一個通俗的比方,雲遊戲就像是玩家在使用一台顯示器和鍵鼠連接線特别長的電腦,玩家面前的隻有顯示器、鼠标和鍵盤,而顯示器、鍵盤鼠标連接了一個遠在千裡之外的計算機。

由于本地設備上不需要安裝遊戲,所以各終端設備都可以運行各類遊戲,不再需要遊戲對軟硬件的适配、終端的性能要求等以往困擾遊戲玩家的問題。因此,雲遊戲最大的優勢在于能夠打破各種終端限制的壁壘,在手機上可以玩到電腦、主機遊戲,在電腦上也可以玩到主機、手機遊戲。

而雲遊戲客戶端的作用僅限于數據的發送、接受以及遊戲畫面的呈現,遊戲的儲存與運行都是在雲端服務器上完成的。在進行遊戲時,玩家操作客戶端向雲端發送數據,雲服務器根據操作運行遊戲,将遊戲畫面編碼壓縮,通過網絡返回客戶端,最後客戶端進行解碼并輸出遊戲畫面。

雲遊戲的好處也顯而易見:首先,雲遊戲不必再依賴于本地硬件(尤其是CPU和顯卡),隻需具備基礎的視頻解壓能力,以及輸入設備(鍵鼠或者手柄等)和輸出設備(顯示器)即可;其次,開發平台也不用擔心玩家側硬件性能, 可以開發出更高質量的内容;此外,雲遊戲還能節省本地遊戲版本更新時間,長遠來看也能節省硬件叠代升級成本等。

二、雲遊戲的發展史

既然雲遊戲有如此衆多的好處,那麼為什麼我們沒有早早地用上雲遊戲技術呢?

事實上,不是不想,而是不能。

雲遊戲從概念提出到此次巨頭搶灘登陸之間差了20年,而這20年雲遊戲的發展幾乎伴随着計算機、通訊和雲計算三大行業的發展史。

雲遊戲這一概念,最早來自芬蘭的一家名為G-cluster的公司。

早在2000年,該公司在美國電子娛樂博覽會(Electronic Entertainment Expo,簡稱E3)展示了雲遊戲的原始雛形——通過Wi-Fi将PC遊戲傳輸到手持設備。為什麼不是手機呢……因為2000年還沒有大屏幕手機呢。

五雲遊戲教程(一文讀懂雲遊戲)1

根據當時的媒體報道,盡管展示時遊戲PC和客戶端屏幕通過本地無線局域網連接,但這個展示過程仍然有明顯的延遲與卡頓。在當時,這項技術就像是早期的蒸汽機車——跑得比馬車還慢——沒有受到業界的關注。

2005年,G-cluster通過塞浦路斯電信管理局的IPTV網絡進行了首次試商用,但受限與當時的網絡環境,以及G-cluster所提供的遊戲内容,依然未能引起足夠關注。

雲遊戲第一次進入大衆視野,是在2009年舊金山遊戲開發者大會(Game Developers Conference,簡稱GDC)上。

當時,成立 6 年有餘的雲遊戲服務商 OnLive 進行了相當成功的現場展示,成為展會上最大的亮點。2010年6月,OnLive 雲遊戲服務正式上線,與 G-cluster 最大的區别在于 Onive 在上線之初就解決了遊戲内容這個十分重要的問題。平台不僅可以運行孤島危機這樣的 3A 級大作,還拉來了EA、育碧、Take-Two、華納兄弟等遊戲廠商為其提供内容支持。

結果你大概也猜到了,盡管在本地局域網環境下 OnLive 比 G-cluster 有較大的進步,能夠順暢地運行雲遊戲。但在當時的美國全國平均家庭帶寬隻有 9.54Mbps 的大環境下,OnLive 服務在正式上線後便收獲一票差評,最終這款産品因付費用戶太少而流産。

五雲遊戲教程(一文讀懂雲遊戲)2

在OnLive開創商用雲遊戲的先河之後,主流遊戲廠商開始進入雲遊戲領域。

索尼在先後收購了Gaikai和OnLive兩家公司的核心技術之後,于2014年發布了雲遊戲服務PlayStation Now。但當時的PlayStation Now服務僅供PS4用戶使用,并且平台隻提供在該主機上不兼容的PS3遊戲。

由于即使到了 2014 年,世界各地的互聯網接入速度也不那麼樂觀,因此索尼除了推出可以遠程(玩家本地不需要 PlayStation 遊戲機)的 PlayStation Now 之外,索尼還推出了主打本地進行串流的 PlayStation Remote Play 功能——即顯示、控制設備與遠程運算設備在同一局域網内。

五雲遊戲教程(一文讀懂雲遊戲)3

簡單來說,就是以前的 PlayStation 玩家要想玩遊戲,需要把 PlayStation 遊戲機接上電視,然後端坐在電視機前用手柄玩遊戲。而PlayStation Now則允許玩家躺在床上,用自己的手機作為現實和控制設備與自己的PlayStation遊戲機連接進行遊戲。這與 PlayStation Now、Google 和騰訊發布的雲遊戲在技術上有共通點,但應用方式上并不相同,是雲遊戲技術在網絡環境不好時代的一種主要應用模式。

2015年,NVIDIA推出了基于雲服務器的遊戲流媒體服務GeForce NOW,在發布之初就支持60餘款遊戲。基于自身強大的技術能力,GeForce NOW的遊戲畫面可以達到1080P的分辨率與每秒60幀,相比PlayStation Now的720p和30幀有了巨大的提升,但對網絡條件的要求仍極為苛刻——至少需要50Mbps帶寬。此外,GeForce NOW仍然受到終端的限制,隻支持自家的SHIELD系列産品(包括台式、平闆掌機3個型号)。

在這一時期,遊戲大廠雖然拿出了相較早年更為成熟的雲遊戲服務方案,但尚未打破終端的限制。

近一兩年來,雲遊戲的發展更進了一步。

PlayStation Now和GeForece NOW服務先後開始支持PC端,邁出了跨越終端的第一步。

2018年10月,谷歌宣布推出Project Steam(流媒體計劃,今年3月更名為Stadia)。用戶甚至不需要下載雲遊戲的平台,也不受終端限制,隻需要通過Chrome浏覽器就可以暢玩各類3A級遊戲大作。即便更換電腦,遊戲體驗和存檔也可以順暢繼承,宛如将大型主機遊戲“頁遊化”了。

同年同月,微軟發布了基于Xbox的雲遊戲服務“Project Cloud”,這項服務将允許Xbox One遊戲在電腦、手機以及平闆上遊玩,并将于2019年進行公測。

2019 年 3月,遊戲開發者大會 GDC 上,在 Google 宣布其雲遊戲平台 Stadia 的同時。騰訊也開啟了雲遊戲平台 Start 的内測邀請,向上海和廣東的資深玩家開放預約體驗。以“讓好玩觸手可及”為願景,借助騰訊雲的海量基礎資源,目标給龐大的國内玩家群體提供更便捷的遊戲體驗。面向B端用戶,騰訊還推出了CMatrix雲遊戲方案,針對Android雲遊戲提供專業性技術解決方案,為第三方遊戲企業提供雲遊戲平台技術,快速雲遊戲應用場景落地。

此前,騰訊還聯手英特爾推出了騰訊即玩雲遊戲平台,與外國雲遊戲廠商主攻大型端遊不同,騰訊即玩主打雲手遊,填補了這一領域技術與市場的空白。

可以說,經過諸多廠商早年不成功的嘗試,随着玩家進行遊戲的場景逐漸多樣化,加之5G的日益成熟,雲遊戲的發展正步入正軌。

、放在遠處的主機(服務器端)

CPU和GPU

如果你對計算機行業少有了解,一定注意到了在上文提到各類雲遊戲服務中,隻有NVIDIA英偉達的“畫風最為奇特”。因為在大多數人的認知裡,NVIDIA不是一家遊戲公司,也不是一個遊戲平台,它最被廣為人知的是它的顯卡業務。

但從NVIDIA涉足雲遊戲業務,就能看出遊戲與芯片産業幾十年來的耦合關系了。

引用NVIDIA官方的一段有些自誇的描述,NVIDIA在1999年在業界倡導 GPU 概念,重新定義了現代計算機顯卡,并将計算機與家用遊戲聯系起來,于 2000 年美國互聯網泡沫破滅之時為家用計算機市場找到了全新的成長空間。

後續的故事我們都知道了,在整個PC時代的晚期,“能玩遊戲”是對一台電腦很重要的指标,而“能流暢玩遊戲大作”則是對一台個人電腦最好的贊譽。這種衡量标準甚至延續到了移動互聯網時代,蘋果公司在 iPhone 前幾代的發布會時,每次都會請出一款名為《無盡之劍》的3D遊戲為其最新的産品性能背書。

自然,遊戲與硬件性能、成本之間的相互促進與帶動作用也會延續到雲遊戲時代,甚至會比之前有過之而無不及。

與過去遊戲帶動消費者更換新設備不同,雲遊戲的主要運算放在雲服務商的機房裡,因此更易于對新芯片的批量換代升級。硬件在性能上的一點提升與成本的一點下降,對于批量更新的雲服務運營商來說都意味着巨大的運營成本節省。

就服務器的核心部件處理器(CPU和GPU)芯片而言,刻蝕工藝至今仍是至關重要的一項技術指标,同時關系到芯片的性能與成本。刻蝕尺寸越小,相同晶體管密度的芯片就越小,一塊晶圓(如下圖)能夠生産的芯片即越多,邊角料(黑色部分)浪費也越少;同理,相同尺寸的芯片上的晶體管數量就會越多。

目前7nm刻蝕工藝的芯片正逐漸進入市場。以AMD的産品為例,7nm相比于上一代14nm可以将晶體管密度提高一倍,同等頻率下功耗可以降低一半,而同等功耗下性能提升可以超過25%。

虛拟化

對絕大多數雲遊戲服務商而言,芯片制造技術并未掌握在自己手裡,那麼,虛拟化就是降低服務器成本,提升服務質量最為有效的手段之一了。

虛拟化是雲服務中的一個專有名詞,是指将一台物理計算機切割成多台邏輯計算機供用戶使用。

用一個通俗的比方來說明,雲遊戲與傳統遊戲的模式,就像是電廠統一發電與每家每戶配備發電機的區别。前者理應有更高的效率與更低的成本,但如何實現這個目标,則需要一系列性能管理上的機制,這就是虛拟化的技術要求。

作為曾經的雲遊戲服務先驅者,OnLive 十分看重玩家的遊戲體驗,并為此配備了成本高昂的服務器。然而,它的一台服務器僅能同時服務于一名用戶,但玩家在使用服務時其玩的遊戲不一定能占滿一台服務器的性能,所以其性能對于不少玩家來說是過剩的,缺乏合理有效的分配,無形之中造成了資源浪費。

為了整合并分配服務器資源,就需要依靠虛拟化。它允許多個用戶共享同一台物理服務器的資源,同時保持隔離。目前,CPU、網絡接口和存儲的虛拟化技術已經相當成熟,并已廣泛應用于雲計算等服務當中。

不同的是,雲遊戲對用于圖形處理的GPU依賴性更強,其虛拟化技術對遊戲畫面幀數、響應延遲和畫面質量均會造成不同程度的影響。在虛拟化技術的支持下,一塊物理GPU可以劃分為幾個乃至十幾個虛拟GPU,用戶可以根據自己的需要選擇一個或者多個作為自己雲遊戲主機的配置,從而實現了服務器資源的有效利用。

然而,由于GPU的結構與技術文檔未對外公開、每次技術更新變化較大,GPU虛拟化的實施較為困難。直到最近幾年,随着在工程設計、圖形繪制等應用領域的需求增加,GPU虛拟化日益受到關注,技術才日臻完善,但仍有較大的提升空間。

AMD虛拟化GPU解決方案MxGPU——每個物理GPU支持最多16個用戶遠程工作。

就像人工智能的三次浪潮隻有第三次才得到了普遍應用,當下我們無法判斷這一輪雲遊戲浪潮是否就是雲遊戲最終得以普及應用的那一次。

但雲遊戲作為一個電子信息産業全産業鍊高度集成的複合産品形态,必然對整個鍊條中的每一項技術都有着較強的依賴與促進作用。

也許,這便是巨頭們紛紛進入這一市場的原因吧。

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