Cloud Gaming có phải kết liễu vì Vật lý không?

Trong nhiều năm, sức mạnh tính toán của PC phụ thuộc vào sự đầu tư vào nó. Nó càng đắt tiền thì hiệu suất càng cao để nó có thể chạy các trò chơi đòi hỏi nhiều phần cứng hơn. Nhưng khi các yêu cầu về hệ thống trò chơi tăng lên hàng năm, khoản đầu tư phần cứng đó cũng giảm giá nhanh chóng. Hơn nữa, nguồn cung cấp phần cứng không được cải thiện. Nhưng khi nó trở nên tốt hơn, nó sẽ phải trả giá rất nhiều.

Nhưng có một giải pháp. Bạn không cần phải suy nghĩ xem PC của mình yếu hay mạnh như thế nào khi chơi game trên đám mây. Bạn chọn một trò chơi từ dịch vụ và chạy nó. Các lệnh từ bộ điều khiển của bạn được gửi đến máy chủ, được tính toán vào trò chơi, chuyển đổi thành các luồng video và âm thanh, sau đó được gửi lại.

Có vẻ như quá nhiều việc, quá dài và quá phức tạp? Hãy cùng tìm hiểu.

Khi phân tích chủ đề này, tôi đã sử dụng " Trò chơi trên đám mây" và "Trò chơi trên đám mây không có ý nghĩa gì nếu bạn không có ping đó " làm nguồn cảm hứng.

Chất lượng video và độ trễ

Khi chơi trò chơi trên PC và bảng điều khiển, độ trễ video trong hình ảnh và đầu vào từ khi nhấn nút đến thực hiện lệnh trên màn hình được giữ ở mức tối thiểu. Chất lượng video liên quan trực tiếp đến sức mạnh xử lý của phần cứng và khả năng của công cụ trò chơi của bạn. Độ trễ chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ khung hình của trò chơi, cách công cụ trò chơi xử lý logic và thời gian xử lý tín hiệu của màn hình.

Rất khó để xác định tổng giá trị độ trễ cho tất cả các trò chơi và cấu hình phần cứng. Tuy nhiên, tôi sẽ đưa ra một số khái quát để hiểu rõ hơn sự khác biệt giữa chơi game cục bộ và chơi game trên đám mây để dễ so sánh.

Độ trễ đầu vào trò chơi cục bộ

Một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến độ trễ là số khung hình trên giây mà trò chơi được hiển thị. Khi 60 FPS, bạn thấy mỗi khung hình trong 16,7 mili giây.

Vì vậy, những gì tôi thấy ở đây:

• Người dùng nhấn một nút trên bộ điều khiển, sau đó một tín hiệu được gửi đến bảng điều khiển / PC. 10 ms là một con số thô vì độ trễ tín hiệu phụ thuộc vào bộ điều khiển cụ thể, cho dù có dây hay không dây, v.v.

• Đầu tiên, logic trò chơi được tính toán và sau đó được truyền đến màn hình dựa trên dữ liệu nhận được. Công cụ trò chơi được tối ưu hóa cho các trò chơi hiện đại thường có 3 khung hình.

• Độ trễ đầu vào trung bình cho màn hình là khoảng 30 ms.

  
  

Vì vậy, thiết bị chơi game của bạn, cho dù đó là PC hay bảng điều khiển, sẽ mất 90 mili giây để cập nhật lệnh đầu vào của bạn. Đó là 5 khung hình hoặc gần một phần mười giây.

Độ trễ đầu vào trò chơi trên đám mây

Độ trễ đầu vào trong trò chơi trên đám mây là khác nhau vì nhiều quy trình khác được xem xét. Nó không còn đơn giản nữa:

• Như với trò chơi cục bộ, tất cả bắt đầu với việc người dùng phải gửi một lệnh đầu vào.
• Nó được thiết bị chơi game của người dùng (PC, bảng điều khiển hoặc điện thoại thông minh) nhận và sau đó được truyền đến các máy chủ đám mây với trò chơi mong muốn. Lưu ý rằng bước này sẽ diễn ra nhanh hơn khi bộ điều khiển của bạn là thiết bị chơi game - như trong trường hợp của điện thoại thông minh. Ở khía cạnh này, khá thú vị là trải nghiệm của Stadia , người có bộ điều khiển được kết nối trực tiếp với bộ định tuyến, bỏ qua liên kết trung gian - PC.
• Công cụ trò chơi nhận lệnh đầu vào, sau đó logic trò chơi được tính toán và hiển thị.
• Tín hiệu được vẽ được gửi đến bộ mã hóa, bộ mã hóa này sẽ mã hóa tài liệu thành codec âm thanh và video phù hợp, sau đó được gửi lại cho người dùng.
• Codec âm thanh và video thu được sẽ được giải mã, hiển thị và gửi đến màn hình.
• Màn hình thực hiện xử lý tín hiệu bên trong và hiển thị hình ảnh trên màn hình.

Nếu bạn cộng tất cả các thành phần, độ trễ sẽ là khoảng 130 ms.

Và bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về kết quả của một nghiên cứu “Cloud Gaming: Kiến trúc và Hiệu suất” , các tác giả cho rằng độ trễ tương tác tối đa đối với nhiều trò chơi không được quá 200 mili giây và đối với các trò chơi yêu cầu phản hồi nhanh - không hơn 100 ms.

Một số kết luận từ nghiên cứu này:

• Các trò chơi bắn súng và chiến đấu phải có độ trễ dưới 100 ms, vì chúng đặc biệt yêu cầu cao về khả năng phản hồi.

• Các trò chơi nhập vai, chẳng hạn như World of Warcraft, phải có độ trễ không quá 500 mili giây. Chúng không còn nhạy cảm với khả năng phản hồi nhưng vẫn yêu cầu một số phản ứng đối với các sự kiện trong thế giới trò chơi và các hành động đáng tin cậy, chẳng hạn như chữa bệnh cho nhân vật hoặc sử dụng phép thuật.

• RTS thậm chí còn dễ dàng tha thứ hơn về độ trễ và đôi khi cho phép lên đến 1000 ms. Việc những người chơi đó thực hiện tất cả các hành động của họ ngay lập tức không còn là điều quan trọng nữa. Ví dụ, người chơi có thể xây dựng mà không cần liên tục làm mới trò chơi.

  
  

Xem xét điều này, việc tăng độ trễ lên 1,5 lần so với máy tính cục bộ có vẻ không quá quan trọng. Nhưng tại sao ấn tượng đầu tiên về trò chơi trên đám mây thường là tiêu cực?

Và nó thường là về kết nối Internet của người dùng. Và thực tế là 100 Mbps của bạn không nhất thiết là 100 Mbps.

Tiếp theo, hãy xem điều gì có thể ngăn người chơi đám mây đạt được độ trễ đầu vào tối ưu.

Từ máy chủ đến người dùng

Nói chung, định tuyến Internet và IP mặc định không đảm bảo cung cấp dữ liệu đáng tin cậy hoặc chất lượng dịch vụ. Chúng cũng có một số hạn chế khác khiến việc duy trì ping thấp mọi lúc là một thách thức.

Có nhiều cách mà độ trễ có thể xảy ra. Kích thước nhỏ của gói trò chơi (55 byte) so với gói Internet tiêu chuẩn (1.500) khiến bộ định tuyến IP giảm tổng chi phí xử lý của chúng xuống 27. Kích thước gói nhỏ hơn cũng giảm nhiều gói hơn vì giới hạn bộ đệm thường được đặt dựa trên số lượng gói, không kích thước của chúng.

Các vấn đề khác về độ trễ phát sinh từ cách mạng IP tính toán định tuyến gói. Giao thức định tuyến chính trên Internet (BGP) có thể tạo ra các đường dẫn tròn trên mạng với nhiều bước nhảy hơn mức cần thiết và tạo ra các đường dẫn khác nhau cho lưu lượng đến và đi. Ngoài ra, khi nói đến mạng ngang hàng hoặc chuyển giao lưu lượng đến các mạng khác, BGP không xem xét băng thông của mạng nhận, hiệu suất thời gian thực hoặc hiệu suất mạng. Nó có thể chọn các điểm ngang hàng khác nhau cho lưu lượng đến và đi. Điều này có thể dẫn đến kết quả hiệu suất khác nhau và tỷ lệ ping thấp, đặc biệt là đối với các game thủ được kết nối với mạng với các nhà cung cấp khác nhau.

Peering đòi hỏi sự hiểu biết về các đường dẫn end-to-end từ máy chủ lưu trữ đến các game thủ sử dụng nó. Do đó, cần có phân tích mạng thời gian thực để mang lại trải nghiệm chơi game tốt nhất. Bằng cách hiểu các mẫu lưu lượng truy cập trò chơi và cách lưu lượng truy cập qua Internet và các mạng khác, các công ty trò chơi có thể tối ưu hóa luồng lưu lượng đầu cuối giữa các máy chủ, mạng phân phối nội dung (CDN), Internet và người dùng cuối của họ.

Càng ngày, các công ty trò chơi điện toán đám mây đang xây dựng các mạng xương sống của họ để kết nối các trung tâm dữ liệu cốt lõi và biên có lưu trữ các máy chủ trò chơi. Điều này cho phép kiểm soát đầu cuối chi tiết hơn, đảm bảo hiệu suất tốt nhất cho các ứng dụng chơi game. Khi đó Internet chỉ đóng vai trò là "con đường cuối cùng" cho các game thủ.

Cấu trúc liên kết này giữa các trung tâm dữ liệu thường bao gồm bộ định tuyến và trung kế sợi quang. Các lớp IP và quang của mạng phải được phối hợp để đảm bảo rằng các kết nối này là xác định. Bộ điều khiển phần mềm trung tâm thực hiện vai trò này trong các mạng hiện đại do phần mềm định nghĩa (SDN). Phân tích cũng được tích hợp vào hệ thống. Vì vậy, không giống như BGP, chúng tôi biết hiệu suất của tuyến đầu cuối, bao gồm cả các điểm ngang hàng. Bộ điều khiển định cấu hình các bộ định tuyến và liên kết quang theo các chính sách hiệu suất và SLA cụ thể.

Tốc độ kết nối Internet

Điều gì xảy ra với tín hiệu trên đường từ máy chủ đến nhà của chúng tôi, chúng tôi đã tìm hiểu sơ bộ. Bây giờ chúng ta hãy quay lại với những thứ trần tục hơn - Internet trong căn hộ của chúng ta.

Tốc độ Internet được chỉ định trong hợp đồng dịch vụ là tốc độ tối đa có thể mà nhà mạng phân bổ cho mỗi kênh. Nó sẽ phù hợp với bạn nếu bạn là người duy nhất trong cả nhà sử dụng Internet và không có chướng ngại vật nào trên đường truyền tín hiệu. Tình hình có vẻ khá không tưởng. Bạn có thể đo tốc độ thực tế của Internet, chẳng hạn như sử dụng speedtest.net .

Tuy nhiên, yêu cầu hệ thống đối với kết nối Internet của GFN từ 15 Mbit / s đối với 720p ở 60 FPS và từ 25 Mbit / s đối với 1080p ở 60 FPS. Đối với MY.GAMES Cloud - 10 Mbit / s để chạy trò chơi ở 720p ở 30 FPS, 25 Mbit / s ở 120 FPS.

Trong một thế giới lý tưởng, nơi tốc độ Internet luôn đáp ứng nhu cầu của chúng ta, tín hiệu tốc độ bit cao, không nén sẽ được truyền đến người dùng, cung cấp hình ảnh chất lượng cực cao không thể phân biệt được với hình ảnh được phát trên thiết bị cục bộ. Nhưng do hạn chế về băng thông trên toàn thế giới, tốc độ bit cần được hạ thấp trong khi vẫn duy trì độ trễ thấp và chất lượng video cao. Như bạn có thể đã nhận ra, đây không phải là một nhiệm vụ dễ dàng.

Việc giữ độ trễ ở mức tối thiểu dẫn đến các hạn chế đối với luồng video. Trong trường hợp đó, không thể hoặc không nên sử dụng khung B vì khi đó độ trễ sẽ tăng lên đáng kể. Các phần khác của luồng không được phức tạp theo bất kỳ cách nào để bộ mã hóa và giải mã có thể mã hóa và giải mã tốc độ khung hình và độ phân giải cao trong thời gian thực.

Với những hạn chế này, việc tăng tốc độ bit sẽ giải quyết được vấn đề chất lượng. Tuy nhiên, nó làm gia tăng vấn đề giao hàng vì hầu hết các ngôi nhà trên toàn thế giới vẫn không có quyền truy cập vào kết nối Internet giá rẻ, ổn định có băng thông cao. Và nó thậm chí không phải là Full HD và 7-8 Mbps. Tốc độ khoảng hơn 30 Mb / giây. Và con số đó chỉ tăng lên khi tốc độ khung hình và độ phân giải cao hơn.

Một cách khác để giải quyết vấn đề là sử dụng codec hiệu quả hơn. Ngày nay H.264 là codec phổ biến nhất. Nó là tối ưu để sử dụng trong các dịch vụ trò chơi đám mây mà không phụ thuộc vào thiết bị chuyên dụng của họ để giải mã tín hiệu. Điều này là do hầu hết các thiết bị hiện đại đều được trang bị chip có khả năng giải mã một số cấu hình H.264 một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, giả sử người dùng có một thiết bị có chip mới hơn hỗ trợ giải mã codec hiệu suất cao hơn (chẳng hạn như H.265 HEVC). Trong trường hợp đó, chất lượng có thể được cải thiện đáng kể khi sử dụng cùng một băng thông.

Từ các yêu cầu về băng thông chính xác, chúng ta có thể đoán rằng nếu Internet gia đình không phải lúc nào cũng thích hợp để chơi game qua đám mây thì thiết bị di động hoàn toàn không phù hợp do các tính năng kỹ thuật. Tuy nhiên, chúng tôi đang chờ đợi sự lan rộng của 5G, vì nó được kỳ vọng sẽ cải thiện chất lượng của trò chơi trên đám mây.

Tín hiệu từ bộ định tuyến đến PC

Tín hiệu Internet chắc chắn bị mất, kể cả ở "dặm cuối cùng" - đã ở bên trong căn hộ hoặc ngôi nhà của bạn.

Kết nối tối ưu, loại bỏ một phần tổn thất, là trực tiếp thông qua cáp Ethernet tới PC của bạn mà bạn sử dụng một mình. Tuy nhiên, không phải tất cả các mẫu máy tính xách tay đều có cổng kết nối như vậy. Nhìn chung, WiFi-router từ lâu đã trở thành một giải pháp tiêu chuẩn cho gia đình và văn phòng, cho phép bạn kết nối với cùng một mạng từ nhiều thiết bị và đồng thời không bị rối dây.

Tuy nhiên, có một số sắc thái khi sử dụng bộ định tuyến WiFi:

• Như chúng tôi đã nói trước đây, càng nhiều người kết nối với mạng, tốc độ kết nối của một người cụ thể sẽ càng chậm.

• Hầu hết các bộ định tuyến Internet hoạt động ở tần số 2,4 GHz, cùng tần số với các thiết bị Bluetooth như bộ điều khiển máy tính và tai nghe. Ngay cả một lò vi sóng thông thường cũng ảnh hưởng đến tần số này. Cách giải quyết có thể là kết nối với WiFi ở các tần số khác - chẳng hạn như 5 GHz. Nhưng không phải tất cả các thiết bị đều hỗ trợ nó, vì vậy trước tiên bạn phải đảm bảo rằng PC và bộ định tuyến của bạn có thể hoạt động với nó.

• Tín hiệu từ bộ định tuyến chắc chắn "mờ dần" khi di chuyển xung quanh căn hộ và va chạm với nhiều vật cản khác nhau: trần nhà, tường, cửa và đồ nội thất. Tín hiệu sẽ tốt hơn nhiều nếu PC của bạn nằm trong "tầm ngắm" của bộ định tuyến.

  
  

Kết nối qua cáp Ethernet tốt hơn kết nối không dây với WiFi.

Sự cố máy tính

Vì vậy, ping cao và độ trễ cao là do chất lượng kết nối giữa PC và máy chủ trò chơi kém. Và trong khi một số vấn đề chỉ được giải quyết ở phía nhà cung cấp dịch vụ Internet và dịch vụ trò chơi đám mây, vẫn còn một số điều mà người dùng có thể làm để trò chơi trở nên dễ dàng hơn.

Ví dụ: nếu kết nối không được mong muốn, bạn có thể đặt lại bộ định tuyến hoặc kết nối lại cáp mà bạn kết nối với Internet. Trong trường hợp có bộ định tuyến, bạn cũng nên tạm thời ngắt kết nối các thiết bị khác khỏi mạng: điện thoại, TV, thiết bị "thông minh" và các thiết bị được kết nối qua Bluetooth. Cuối cùng, bạn nên tắt tải tệp, đóng các tab không cần thiết trong trình duyệt và nói chung là giảm tải cho hệ điều hành càng nhiều càng tốt, điều này có thể làm giảm băng thông mạng. Hãy nhớ rằng tất cả những điều này sẽ làm mất đi một số tốc độ từ trò chơi trên đám mây.

Giảm độ trễ đầu vào có thể được loại bỏ một phần bằng cách tăng tốc độ khung hình mà trò chơi đang chạy. Đương nhiên, điều này cũng sẽ làm tăng các yêu cầu mã hóa và giải mã của các luồng và nhu cầu về băng thông cao hơn nữa khi cần nhiều dữ liệu hơn.

Mua một màn hình có xử lý tín hiệu nhanh hơn hoặc "chế độ trò chơi" cũng sẽ giảm bớt vấn đề, tiết kiệm một vài mili giây độ trễ đầu vào. Nhưng hãy nhớ rằng "chế độ trò chơi" sẽ giảm thiểu chất lượng hình ảnh vì quá trình xử lý tín hiệu sẽ được thực hiện ít thường xuyên hơn.

Sự kết luận

Vậy còn trò chơi trên đám mây - nó có độ trễ tệ đến mức nào? Tất cả phụ thuộc vào người bạn yêu cầu. Nhưng tương lai của nó chắc chắn có vẻ đầy hứa hẹn, và đây là lý do tại sao.

Đầu tiên, hầu hết các game thủ chọn các trò chơi thường thậm chí không nhận thấy độ trễ đầu vào thêm. Đối với các dự án đòi hỏi cao hơn (cạnh tranh hoặc với đồ họa thực tế hiện đại), trò chơi trên đám mây vẫn còn một số cách để đi.

Tuy nhiên, tỷ lệ các yêu cầu liên quan đến sự chậm trễ đầu vào đã giảm đáng kể. Điều này có nghĩa là chất lượng của Internet ngày càng phát triển, và với tốc độ phát triển hơn nữa và sự phát triển của 5G, sẽ có ít vấn đề hơn với mạng.

Yếu tố thứ hai là vị trí địa lý của máy chủ. Các dịch vụ tự quyết định nó.