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作者，李琳，董乔，灯塔
伴随5G网络、游戏引擎以及硬件技术发展，云游戏迎来了市场快速发展阶段。据统计2020年，中国云游戏用户为1.63亿，市场规模约为32.6亿元，预计2023年用户规模将超过5.57亿，市场规模有望达到435.5亿元。云游戏将为数字文化产业带来下一次变革。本期将介绍云游戏的基础概念及关键技术。
一、云游戏的概念
云游戏（Cloud Gaming）是以云计算为基础，游戏玩家无需高端游戏硬件设备，游戏在云端服务器上运行，并将渲染后的游戏画面或指令压缩后通过网络传送给游戏终端，本质上是交互式的在线视频。如图1所示流程，云游戏主要包括：① 输入设备：对游戏进行实时操作，形成控制指令。② 显示终端：提供音视频流或指令流解码及画面显示、音频播放功能。③云游戏平台：提供云游戏运行、计算、渲染等功能。云游戏的画面和声音在云游戏平台生成并压缩，通过网络传输到终端设备进行解码显示，玩家通过手柄、键盘、可穿戴设备等输入设备，对游戏进行实时操作。
图1 云游戏流程图
伴随互联网技术的发展，游戏行业经历了街机、家用机、主机游戏、网页游戏、手机游戏各阶段，呈现出小型化、便捷化趋势。云计算技术兴起，让企业家们看到了云游戏的潜在商机（降低玩家门槛），纷纷试水。
二、云游戏分类
目前对云游戏没有标准的分类定义，可根据云端运行平台处理器架构、游戏技术架构或策略/玩法等方式对云游戏进行分类。
一是按照运行平台处理器架构不同，云游戏可以分x86 架构和 ARM 架构两类。
- x86 架构的云平台主要针对于 PC端网页游戏和主机游戏的云化；
- ARM 架构的云平台主要是针对手游的云化。
二是按照游戏技术架构划分，参考腾讯划分方法，云游戏分为匹配竞技类和角色扮演类。
匹配竞技类：以玩家与玩家对战(player versus player,PVP)内容为主，多个玩家通过一定规则组队，并到指定的游戏房间完成对战,对网络延迟要求较高。包括类似多人在线战术竞技MOBA（Multiplayer Online Battle Arena）游戏、吃鸡游戏（百人对局）、枪战游戏（1V多或人机对抗）等。
角色扮演类：以玩家对抗环境（player versus nvironment
,PVE）内容为主，用户在游戏里扮演一个虚拟角色，通过单人或组队等方式，完成游戏关卡挑战，获得经验和积分排名。包括主流的大世界类游戏，大型多人在线角色扮演游戏MMORPG（Massive Multiplayer Online Role-Playing
Game）、休闲舞蹈、闯关益智等游戏。其中模拟经营、休闲养成、闯关益智等类型的游戏对网络延迟要求不高。
三是按照策略/游戏玩法划分，云游戏分为角色扮演、沙盒竞技、休闲舞蹈、音乐社交等。
三、云游戏用户体验需求
云游戏用户体验需求可以归纳为视听体验需求和交互体验需求两大类。
视听体验需求：包括清晰度、流畅度、色彩保真、画面立体感、音频立体感等，3A 游戏更注重视听体验，对分辨率、帧率、码率、色深等有更高要求。网络的带宽、丢包率、抖动、时延等服务质量因素对视听体验都有影响。
交互体验需求：包括操作准确度、加载延迟、操作响应速度等，竞技类游戏更注重交互体验，对操作响应时延有更高的要求。
图2 云游戏用户体验需求
对比传统主机游戏和手游，云游戏在终端游戏流畅度、网络服务时延、服务渲染时延等方面，都面临新的技术挑战，需要终端、网络和云端都进行相应技术升级。
通过分析云游戏端到端流程和关键指标等，可剖析云游戏所需的关键技术和性能要求。
四、云游戏数据端到端核心流程
云游戏数据端到端流程主要包括边缘流化、网络传输和终端渲染交互。区别于传统游戏，云游戏增加了云端流化和音视频流传输过程。传统主机游戏或手游，游戏都在本地运行。
1.云端流化：在云端边缘计算节点中实现游戏图像和声音采集以及音视频编码，转化成音视频流或指令流。流化根据实现方式的不同，可分为视频流与指令流两种形态。目前，各厂商对外发布的云游戏方案主要为视频流方案。
• 视频流实现：游戏运行在带有GPU的边缘计算节点，将GPU生成的游戏图像转换为视频流以及音频数据，通过网络传到终端。其中视频直接从GPU显存中获取，然后传输到GPU 编码模块进行编码输出视频流。音频从声卡获取游戏声音进行编码为音频流。
图3 视频流化实现过程
2.网络传输：以5G网络接入网为基础，云游戏需支持固网和移动承载网架构。
• 在固网架构中，家庭网络通过光纤接入，经小区汇聚机房、城域网、运营商骨干网，连接到云游戏业务平台。
图4 云游戏固网架构
• 在无线承载网架构中，移动终端连接区域wifi，经过5G基站、5G承载网，连接到云游戏业务平台。
图5 云游戏无线承载网架构
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