Cloud Gaming

1. Cloud Gaming Caio Valente

2. Cloud Gaming ou Gaming on Demand Stream de um jogo que fica armazenado em servidores remotos e é transmitido de maneira similar a serviços de “Video on Demand” como YouTube. A transmissão ocorre através de um aplicativo ou mesmo do browser.

3. Tópicos • Motivação • Arquitetura Captura de vídeo Encode Transmissão • Hardware • Vantagens • Problemas • Serviços existentes

4. Motivação • “Video games will be the fastest-growing and most exciting form of mass media over the coming decade” -- The Economist

5. Motivação • Cloud Gaming é uma tecnologia relativamente nova, mas que já está sendo incorporada na indústria de jogos.

6. Motivação • Cloud Gaming é uma forma de obter alta qualidade gráfica num dispositivo móvel, que apresenta limitações devido ao tamanho e bateria.

7. Motivação • Renderização em tempo real • Pode ser custoso dependendo da qualidade gráfica desejada.

8. Motivação

9. Motivação Comparação de alguns dispositivos móveis com GPUs antigas. Para se ter uma noção da diferença de processamento uma GeForce TITAN atinge 709.8 Fps no mesmo teste.

10. Arquitetura

11. Arquitetura - Cliente Cliente tem 2 tarefas: • Vídeo Recebe os dados de vídeo vindo do servidor, faz o decode e a exibição para o usuário • Comandos Ao receber um comando cria um pacote e manda para o servidor

12. Arquitetura - Servidor • No modo de operação normal o servidor tem 3 funções distintas: 1  Captura do vídeo, encode e transmissão para o cliente 2  Receber os comandos vindos do cliente e enviar esses comandos para o jogo 3  Executar o jogo

13. Arquitetura – Servidor • Servidor inicializa com um processo num estado de espera • Ao receber uma requisição faz um fork() e o processo filho inicializa uma instancia de algum jogo • O processo filho então e muda para o modo de operação normal • Jogos baseados em Direct3D ou OpenGL

14. Arquitetura – Servidor Método mais recente • Uso de virtualização • GPUs virtualizadas

15. Transmissão • Uso de TCP durante a primeira fase, para autenticação

16. Transmissão • Real-Time Transport Protocol (RTP)  Protocolo padrão para transporte de vídeo/áudio em redes IP • Fica na camada de aplicações, usa UDP na camada de transporte.

17. Transmissão • Uso de RTCP para informações de controle, sincronização e parâmetros de QoS • RTP usa algum outro protocolo como SDP para descrever a mídia

18. Transmissão RTP é usado pois: • Detecção da ordem de chagada de dados • Compensação de Jitter • Permite o uso de multicast para transmissão para vários usuários

19. Transmissão • Comandos são passados por UDP • Basta transmitir para varias pessoas ao mesmo tempo para que possam acompanhar o progresso de um jogador

20. Ferramentas para captura de vídeo Há varias ferramentas disponíveis para isso, alguns exemplos são: • http://taksi.sourceforge.net/ • http://www.x.org/wiki/

21. Codec • Programa usado para comprimir/descomprimir um sinal • É usado para reduzir o impacto causado sobre a rede na transmissão do vídeo

22. Codec • É usado normalmente H.264/MPEG-4 AVC • “Today, H.264 is the only codec that can reach 98% of the installed base of computers” • Uma ferramenta para realizar o encode é FFMpeg http://www.ffmpeg.org/

23. Codec • H.264/MPEG-4 AVC pode ser dividido em duas partes VCL e NAL • VCL  Video Coding Layer • Responsável pelo tratamento do vídeo • Subdivide cada frame do vídeo e enviando apenas pedaços que foram alterados

24. Codec • NAL  Network Abstraction Layer • Facilita o mapeamento do VCL para por exemplo: • RTP/IP • MP4 • MPEG-2

25. Hardware • Nvidia Grid • 20 servidores GRID por rack • 240 GPUs por rack • 720 jogadores simultâneos por rack • 7.200 assinantes por rack

26. Hardware

27. Hardware • Radeon Sky • AMD Radeon™ Sky Series graphics card can support up to six HD (720p) game streams each

28. Vantagens • Não é necessário ter o jogo instalado • Computador do usuário não é importante • Acessível por diversos meios, desktop, notebook, tablet e smartphone

29. Problemas • Demanda muito da rede – 2 Mbit/s é requisito mínimo no OnLive, 5Mbit/s é o recomendado • Compressão de vídeo antes da transmissão, o que aumenta a latência e implica em perda de qualidade gráfica

30. Problemas Banda gasta fica em torno de 700KB/s Gráfico de tempo por bytes/segundo

31. Problemas • Input lag: Tempo entre a realização de uma ação e sua resposta na tela • Normalmente temos: Input lag = controller lag + frame processing + display lag • Para soluções em nuvem: Input lag = controller lag + frame processing + display lag + network lag + encode lag + decode lag 166ms começa a se tornar um problema Controller lag >= 3*frame processing – 50ms a 60fps

32. Problemas • Internet pode ter um peso muito alto na latência "The reason location is so critical is because of the speed of light. If you are more than 1000 miles from an OnLive data center, then the round trip communications delay ('ping' time) between your home and OnLive will be too long for fast-action video games." • Em relação a dispositivos móveis, nem todos os jogos são viáveis. Controle?

33. 294 jogos • Demo de 30 minutos para cada jogo • Suporte a PC, Mac, Smartphone, Tablet e TV • Compra dos jogos separados, ou mensalidade que libera 200+ jogos • Uma das features mais interessantes é poder acompanhar o progresso de um jogador

34. Serviço criado como concorrente ao OnLive, foi comprado pela Sony por U$380mi • Deve ser usado para fazer stream de demos e jogos para o PS4, permitindo inclusive compatibilidade com versões anteriores do Playstation ( Stream de jogos do PS3 no PS4 )

35. Modelo de negócio: • Compra • Assinatura • Comerciais • Uso do browser como ao invés de um cliente

36. Outros serviços

37. Para os interessados em testar • https://games.onlive.com/go/signup • 30 minutos de graça nos seguintes jogos: • Civilization 5 • Homefront • Just Cause 2 • Driver • Mafia 2 • NBA 2K12

38. Demo

39. Duvidas?

40. Referências • http://projekter.aau.dk/projekter/files/43185443/d501a_release_3_1_11.pdf • http://www.cs.ucsb.edu/~manasa/cs276.pdf • http://www.ciinow.com/cloud-gaming-service-technology/ • http://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_gaming • http://navi.cx/~micah/wiov08/dowty-wiov08-slides.pdf • http://www.economist.com/node/21541164 • http://vgsales.wikia.com/wiki/Video_game_industry • http://www.forbes.com/fdc/welcome_mjx.shtml • http://en.wikipedia.org/wiki/Global_illumination

41. Referências • http://www.anandtech.com/show/6877/the-great-equalizer-part-3/2 • http://gfxbench.com/device.jsp?benchmark=gfx27&D=NVidia+GeForce+GTX+TITAN • http://www.tomshardware.com/news/Cloud-Gaming-Xbox-Gaikai,22331.html • http://www.bigfishgames.com/ • http://www.onlive.com/ • http://www.gaikai.com/ • http://gaminganywhere.org/index.html • http://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_Transport_Protocol • http://en.wikipedia.org/wiki/Session_Description_Protocol

42. Referências • http://www.streamingmedia.com/Articles/Editorial/What-Is-.../What-is-H.264-74735.aspx • http://www.nvidia.com.br/object/cloud-get-started-br.html • http://www.amd.com/us/products/desktop/workstation/cloud/Pages/cloud-gaming.aspx#1 • http://venturebeat.com/2012/09/21/after-onlive-heres-why-nvidia-believes-cloud-gaming-is-just-getting-started-interview/ • http://ovum.com/2012/05/28/nvidia-enables-gpu-virtualization-and-talks-up-cloud-for-gaming-and-vdi/ • http://www.eurogamer.net/articles/onlive-beta-latency-issues-explained • http://en.wikipedia.org/wiki/H.264/MPEG-4_AVC • http://www.cisco.com/en/US/tech/tk652/tk698/technologies_tech_note09186a00800945df.shtml • Octree-Based Sparse Voxelization for Real-Time Global Illumination, Cyril CrassinNVIDIA Research