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5G,为什么不是云游戏的“菜”
2019-04-26 11:29

5G,为什么不是云游戏的“菜”

文章所属专栏 前沿技术情报所

在当代这个数字时代,创造并且不断延伸的移动互联网毫无疑问对经济产生了大量的正向影响力,最大的功臣自然是背后的移动通信技术。



根据GSMA(一家代表全球移动网络运营商的行业组织)智库估计,2018年中国移动通信包括直接贡献、附加经济活动、生产力影响三个部分,总共为中国带来了7500亿美元的经济增加值总额,相当于中国GDP的5.5%。



单从数字上看,假如把这个贡献力度单独成一个部分,能够在中国统计局今年1月下旬公布的《2018全年国内生产总支付初步核算中》的分出的11个大行业中排到第七名,直追第六名、贡献了59846亿的房地产业。


毫无疑问,无论是从整体投入的增加、还是新技术带来的裂变。在4G上“加”1的5G,会进一步扩大其对经济的贡献力度。但正如在上一篇《5G,真着急》中我们已经提到的一点,3G、4G时代助推移动通信前进的多种技术趋势,如摩尔定律、智能手机终端的演化、移动互联网的拓荒发展等都出现了减缓甚至停滞。


这其实就给关注5G的普通大众们埋下了雷,一来是大家预判5G容易依据超高速增长、超越所有人预期的1234G,进而产生错误过高预估;二来多种整体技术趋势的变化并不容易理解,也涌入让大众忽视5G推进过程中对于其他技术趋势的依赖。


所以到特定的应用场景中去分析5G的变化就显得尤为重要,因为那样才能实打实地分析5G在这个场景中带来的变化,然后再通过扩展分析的场景数量,最终得到一个更加具体可靠的5G前景分析结果。这也是我们正在和未来将持续进行的一件事情。


为什么首先选5G云游戏来分析?



一个重要的原因自然是今年年初MWC上云游戏正式走进手机平台,高通展台上一加和OPPO分别在5G网络下进行了云游戏的展示。算是让人真正见到了落地。


而且就在上个月,Google也公布了自己的云游戏平台Stadia,在这个游戏平台的发布和展示中,Google同样有意无意地突出的手机平台的存在感。这些5G云游戏的公布和展示的确引起了很多人的关注。


在Google的云游戏平台发布中,你明显能看到移动终端的身影


除了热度之外,云游戏也是少数几个5G应用格局比较明了的领域。除了上面提到的手机厂商、互联网巨头之外,英伟达、少数云服务商、创业公司实际上已经在云游戏这个方向努力了一些年头。


为了不吊大家胃口,在进一步进行仔细分析之前,我们先给出几个重要的结论:


  1. 即便是云游戏这样对带宽、延迟有重要需求的应用,5G截至目前也没有展现出决定性的变革动力;

  2. 在5G进一步发展数据传输能力的同时,移动通信终端的能力和形态已经成为了瓶颈。

  3. 相比单纯的产品创新,新的商业机会可能会出现在进一步利用互联网创新、改变商业模式上。


下面进入我们具体的分析环节。


云游戏这件事


首先要说明的是一个先后关系,云游戏远比5G先出现。前者的技术原型早在2000年初就开始出现。知名的游戏开发商Crytek,曾在2005年开始为大名鼎鼎Crysis(译名:孤岛危机)研究一个云游戏系统。但最终在2007年停止了开发,选择等待基础设施和有线互联网提供商完成这项任务。


而后OnLive、Gaikai、英伟达、索尼等组织和厂商其实都曾对云游戏进行过努力,各家也大多都进行过云游戏的技术性展示,但目前消费者真正能够以试运行、正式开放运行状态体验的云游戏服务真的极少。


那么云游戏究竟“云”在哪里呢?在进一步解释之前,我们有必要先来解释一下催生出云游戏的主要动力——人们追求更好游戏体验所带来的计算力需求。



随着计算机计算能力的不断跃进,游戏的画面取得了翻天覆地的变化。以游戏史上的“常青树”《古墓丽影》系列为例。劳拉的确是经历了从“纸片人+金字塔胸”到完全仿真的外观变迁(上图从左到右)。


当然,这种演进也需要付出相应的“成本”,我们简单以《古墓丽影》最早和最迟发布的年限(1996-2018)为期,选取NVIDIA的GPU(Riva128 vs GTX2060)进行对比,22年间GPU中的基本组成——晶体管数量,大约相差了3000倍(350万vs108亿)。如此巨大的计算能力增长,为游戏的画质提升提供了巨大的动力。


以英伟达去年在图形学会议SIGGRAPH上发布的全新RTX系列GPU为例,已经可以利用GPU进行实时的“光线追踪”。更通俗地说:人们现在完全可以利用芯片按照最基础的物理原理在虚拟世界中对现实进行还原。只要算法写的好,这个生成的结果跟真实之间的差别将几乎不存在。


一段利用“光线追踪”技术,由电脑完全在虚拟中生成的画面


在算法之外,游戏的不断“换代提升”也提升了一些其他方面的需求,例如存储。最夸张的GTA5在最新更新的版本中,游戏本身的文件大小已经超过了60GB(算上高清材质包)。但游戏存储的需求明显没有硬盘容量提升的速度来的快,说到底还是不能算作“瓶颈”。


为了将庞大的本地游戏数据、或者是来自网络上实时传输的数据重新还原成精美的画面,用户必须在自己购买一块显卡,并且安装好合适的驱动、系统等一系列软件,才可以保证游戏正常运行显示。


这无形中就给游戏本身的销售扩散形成了门槛。


而根据前几年英伟达曾给出了一个估算——有10亿用户拥有数字终端设备,但是却无法玩游戏。其中包括商务超极本(软件兼容、硬件性能不达标)、苹果用户(软件不兼容)这样的典型用户。换言之,他们都是潜在用户。


所以这也引出了云游戏的基础想法:既然很多用户是因为本地计算力不足而不能够体验游戏,所以干脆我们把游戏的计算环节放在云端的服务器上面,然后把渲染出来的画面就像网络直播一样传到用户电脑上播放。这样一来,用户只需要不断上传操作信息,和对视频进行解码就可以了。


通过把游戏的计算放上云,游戏开发商能够触及更多潜在用户,进而获得更多收入;云服务本身能够大幅降低硬件的闲置率。本身一对一的硬件配比可以一对多,整体的计算力闲置率得以下降;因为云服务的高效,反过来还能降低用户在游戏运行上的开销。


截至目前,正式售卖的云游戏服务仍比较少,资费有按照小时收费的也有按照月度收费的,但整体而言跟租用带有专业GPU加速器的服务器资源差不多。整体花费大致在30美元一个月左右。如果在这个资费基础上,所提供的游戏都能免费打开,那么它相对于本地游戏还是有比较明显的资费优势。


乍一看,完全是一个“多赢”局面。


是时候说说5G的设想角色和问题了



我们沿着上一个环节继续展开,云游戏的关键在于要将游戏画面的计算环节上云,虽然我们提到了游戏画面提升的游戏包括本地和网络联机的,但目前已经实现的云游戏服务中对象主要还是前者,具体缘由我们稍后解释。


我们刚刚已经简单解释了游戏上“云”的好处,那么自然也有“代价”——原来游戏的程序和数据都存储在本地,用户的操控、计算、显示都只需要经过极短距离的数据传输。但随着把计算的过程传输上网络,从用户一开始输入操作到最终显示多了数个环节。


具体一点说:用户的操作信息需要从本地上传到云端、云端计算机要即时完成计算需求、云端计算出来的画面需要压缩编码,画面的数据要再次通过网络传输到本地,然后本地计算机再将画面进行解码,最终才能传输到显示设备上。


这些多出来的环节都需要额外的时间进行处理,而这些造成的延迟,是会影响游戏体验的。试想一下,你操作了一下你的虚拟人物,他要过“一小段”时间才反应,真的有点像在操作一个醉汉。


英伟达云游戏服务GeForce Now的流程说明


英伟达前几年的宣传资料中曾经详细为大家列明了其中整体耗时的分布:


  • 控制器到精简的游戏终端,大约要10毫秒;

  • 游戏终端上传云端服务器,大约要15毫秒;

  • 运算服务器进行画面计算,大约要60毫秒;

  • 云端服务器将得到的画面进行编码,大约要60毫秒;

  • 编码之后的画面传输到终端,大约要15毫秒;

  • 终端对编码之后的画面进行传输,大约要5毫秒;

  • 画面渲染,大约要5毫秒;

  • 最后再算上显示器大约30毫秒的显示延迟。


如此林林总总加起来,就要150毫秒,大约是六分之一秒。这个还是早期公布的数值,在2018年英伟达将GeForce Now开放测试之后,有国外的玩家还进行了公开性的评测,结果比英伟达自己原来估计的还要好。



本地游戏主机的延迟表现大约是30毫秒不到,GeForce Now最好能够达到80毫秒以下的表现。换言之,两者之间还是相差50毫秒左右。


50毫秒看起来似乎不算很多,算下来也就是20分之1秒,但在目前电脑普遍的60Hz显示刷新率下,它其实意味着3帧的延迟。究竟有多明显呢?我们可以做一个小测试:在上面那个星球大战视频的小片段里面,我插入了一个时长为50毫秒的画面,你可以尝试下能否看得清画面的内容。



这个延迟将会伴随整个云游戏运行过程,主要体现为“迟滞感”,对于一些情节比较激烈,且对操作要求比较高的游戏来说,这个延迟肯定会来带游戏体验上的扣分。


这个时候就该5G“出场”了,因为每一次聊到“5G+云游戏”的时候,大家总会谈到“低延迟”。因为5G采用更加高频的通信频谱,所以通信的频宽大幅增加,可以为设备的通信提供更好的基础,进而削减设备与基站之间的通信延迟。


你可以形象地理解为,原来4G时代手机到基站的路是“双向四车道”(20MHz左右),到了5G时代这条路将会直接被拓宽为“双向二十车道”(100MHz左右),这样一来每条车道上的车的数目就少了,车与车之间的间距被拉大,你到达目的地的时间也更不容易受到其他车的影响。


在早前诺基亚的一项测试当中,已经取得了手机到基站只需1-2毫秒的出色成绩,同样的测试放在4G上面进行,成绩大概是在40-60毫秒之间。


等等,你可能已经发现其中的问题所在了,其实传统“云游戏”和现在“5G云游戏”所主要提及的网络种类并不相同,前者偏重的主要还是有线网络,有的云游戏厂商甚至专门注明建议用户不要使用无线路由器,而是直接把网线插在电脑上。后者所提及的,其实是整个移动通信部分原有延迟的降低。


一个关键性的问题就出现了,虽然目前的确出现了一些把电脑连入移动通信网络的做法,但是5G其实无法直接帮助这些面对笔记本、固定游戏终端、PC的网络表现提升。因为他们所采用的的已经是最可靠、最快速的有线网络。


这个时候再返回来看“5G云游戏”,其实有价值的问题只剩下一个:5G有可能推进移动终端(包括手机在内)的云游戏进展吗?


尴尬的移动网络云游戏



整体而言,在移动终端上进行云游戏是存在明显问题的,主要是在移动端应用云游戏的驱动力不足。


我们在上面已经提到了,云游戏的发展驱动力主要还是游戏画质提升所带来的体验升级,这对于手机来说同样在一定程度上适用。毕竟手机游戏数年间已经从简单的纸牌、贪吃蛇,发展到了LOL、吃鸡这样的优秀画质。


但画质本身真的还是手机游戏体验的门槛吗?一来手机屏幕早已进入视网膜时代,想要提升显示效果就要进一步加大屏幕尺寸和手机尺寸;二来平板化的设计,让操作主要通过屏幕进行(部分手机现在已经开始支持安装附件手柄),两重因素都影响了“沉浸感”。


说到这就不能不提现有5G云游戏的展示方式了,在年初的MWC上,一加和OPPO在高通展台上不约而同地采用了手机外接电视,然后手柄通过蓝牙连接手机的方式来展示云游戏。


这个方式真的是说不出的别扭:既然外接了电视,那么自然是放弃了移动性,既然没有了移动性,那么真的还要在固定的使用场景中直接使用电量有限,而且在室内信号不一定有保证的5G网络来运行云游戏吗?这是否存在一定程度的“本末倒置”?


更不要说手机这个游戏战场本身的特性了,主机和PC游戏的确有因为画质出色而成为大作的先例,但是手机端游戏看重的还包括游戏的模式、画风设计、交互等等。大部分追求画质的游戏实际上还是从主机和PC端移植过去的。


说完画质,我们再来看第二个问题:功耗。


在不少谈到“5G云游戏”概念的资料中,都会提到这样一个点,因为通过把计算放到了云端,所以最终的终端在游戏过程中能够节约大量的能耗。这一点其实是存疑的。


PC端的少数游戏大作的确对于计算力有着极高的要求,通常要中高档显卡才能够满足需求,能耗方面更是高达150-250W。相比之下,编解码视频肯定不需要那么多。但目前来说,5G网络下终端的通信能耗水平其实还不明了。


早前美国运营商Verizon开放测试的时候,就有外国科技媒体记者发现,运营商提供测试的摩托罗拉5G手机耗电飞快,为5G基带芯片、天线单独供电的5G模块往往坚持不了一个上午。这有可能是工程测试未优化的结果,也有可能是手机新“电老虎”的暖场秀。


更不要提在5G网络在初期覆盖不完整情况下,可能因为信号所造成的网络中断和功耗进一步上升。


最后一点是以手机为代表的终端平台自身的计算能力持续提升。虽然半导体技术的发展速度一再放缓,但是目前移动芯片的图形计算性能早已今非昔比。要知道很多手机SoC的图形性能甚至超过了PC平台CPU中集成显卡的性能。这也变相提升了移动端云游戏的表现门槛,因为直接利用移动端GPU所能实现的效果并不云游戏差多少。


这也是今年MWC上云游戏展示的另外一个痛点:实际显示效果真的一点都不惊艳。


最后一个问题是用户自己切换到5G的基础成本,因为使用了更高通信频段,5G的基站部署需求也更高,虽然目前诸如华为等通信制造商已经拿出了一些实际的方案,可以在一定程度上降低基站的部署成本,但总归是要大规模进行重新部署。


这样一笔高昂的开支放在运营商面前,最终只会羊毛出在羊身上,例如最近中国联通其实就已经开始推广其5G先锋套餐,目标是从现有的联通用户中筛选出一批愿意尝鲜5G的,虽然整体套餐没有公布,但是想要加入先锋计划,首先需要交纳1万元出头。相比之下,韩国运营商ST电信的月费制度同样具有参考意义,其资费水平基本是500元人民币起跳。


假如把移动网络资费考虑到其中,那么我们在上文中提及的云游戏成本优势又会进一步减弱、甚至反超。对于追求游戏画质的用户来说,多花钱换体验才是目标,多花钱换罪受那是万万不可能的。


综合看下来,游戏用户自身的游戏云化动力并不明显。真的还不如找一个有网线有大显示屏的地方好好玩云游戏。从现在来看,至少在5G网络真正普及建设起来之前,5G云游戏真的没戏。

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