关于云计算:Google-Stadia-分析

本文从产品性能，技术实现，基础设施等方面剖析 Google Stadia 云游戏。

1 Google Stadia 根本状况

状态

• 2019- 3 月 GDC 大会公布
• 2019-11 月上线，首批上线 14 个国家：美國、加拿大、英國、法國、德國、意大利、西班牙、荷蘭、比利時、愛爾蘭、丹麥、瑞典、挪威、芬蘭

价格

• Stadia Pro $9.9/ 月，游戏需独自购买（提供局部收费游戏），分辨率可达 4K\@60FPS
• Stadia Base 收费，游戏需独自购买（无收费游戏），分辨率 1080P\@60FPS

外设与接入形式

• 手柄（Stadia Controller）操控，可插入耳机，带麦克风，振动反馈
• 多端接入：手机: Stadia App(Android, iOS)，PC: Chrome 浏览器，TV: Chromecast

网络准入条件

• 分辨率 720P\@60FPS 起，带宽要求 10Mbps；最大 4K\@60FPS，带宽要求 35Mbps；画质可随网速晋升而平滑晋升
• 提供测速服务(https://projectstream.google….)，由合作伙伴 MLab 提供服务

欠缺中的性能

• Google Assistant
• Stream Connect(2020.7 已灰度）
• State Share
• Crowd play(2020.7 已灰度）

Staida 给游戏产业带来新模式

• 玩游戏更乏味：即玩、Staida 分享到 YouTube、Staida 唤起 YouTube 游戏指南或提醒、从 YouTube 进入游戏
• 游戏散发渠道更广阔：超链接散发，无需绑定 Store
• 游戏创作更简略：提供游戏创作辅助工具

Stadia 控制器在顶部具备两个独特按钮：一个用于 Google 智能助理，另一个用于屏幕捕获。它们以清晰的红色图标出现在润滑的彩色外表上。捕获按钮用于尽可能轻松和无摩擦地与 YouTube 共享，而助手蕴含在那里帮忙游戏玩家在 YouTube 上找到指南或提醒，而无需来到他们的游戏会话。

2 Stadia 商业指标

Stadia 的商业指标有两局部：

• 通过云游戏作为切入，尝试做游戏，成为一家游戏公司
• 为 YouTube 引流，将云游戏流量引入 YouTube

第一个指标是长期指标，不确定性较大。第二个指标是短期指标，从以后 Stadia 产品设计、以及人事调动 Justin Uberti 发表来到 Google Duo 我的项目 现负责 Google Stadia 首席工程师 都能够明确推导进去。

3 Google Stadia 技术栈

谷歌 Stadia 技术栈，撑持存量游戏云化、原生云游戏开发两个场景。

• 存量游戏云化：Stadia SDK 与游戏云化工具。
• 原生云游戏开发：Project Chimera、GameBus 等。

4 Stadia SDK：游戏集成 SDK 实现 Stadia 游戏特有性能

游戏集成 Stadia SDK 实现 Stadia 游戏特有性能：Click to Play、Crowd Play、Crowd Choice、State Share、Assistant。因为未申请通过 Stadia 开发者，没能获取到 SDK 包。

Stadia SDK: Click to Play

Stadia Streamer 基于 WebRTC 实现游戏串流，在有浏览器的设施上都能够玩云游戏。

Click to Play: 在观看 YouTube 视频时候，能够通过一个按钮进入游戏体验游戏

Click to Play: 通过链接分享游戏到社交网站(Twitter, Reddit 等），其他人点开链接即玩

Stadia SDK: Crowd Play

Crowd Play（相似互动直播）玩法: 观众观看游戏时候可退出游戏，作为主播的队友或对手角色。

Crowd Play 原理：主播开启 Crowd Play，观众点按钮退出游戏，游戏通过 Stadia SDK 获取新退出的玩家。

Crowd Play 游戏集成办法: 在游戏包里通过标记位管制是否开启 Crowd Play（怎么配置？？）

游戏反对 Crowd Play，须要先反对 Multi Player 模式，并应用 Stadia SDK 从 Stadia 获取玩家退出、来到的事件

Stadia SDK: Crowd Choice

应用办法: 观众通过投票影响游戏内容，包含抉择主播应用的武器、抉择游戏中的 NPC（非玩家角色）等。

4 种投票类型：

• Multi Choice 多选
• Tug-of-War 两个选项选一个
• Crowd Boost 一个选项
• Chat 可定制对话内容，20+ 选项

Crowd Choice 游戏集成办法

Stadia SDK: State Share

应用办法: 玩家在 YouTube 上找到玩家分享的游戏，能够进入到分享时的状态持续玩。

原理: 玩家上传带状态元数据的视频到 YouTube、或应用 Stadia 直播游戏；观众找到视频可进入游戏；游戏读取视频元数据，进入指定状态（如关卡）。

游戏集成办法

Stadia SDK: Assistant

应用办法：手柄按下 Assistant 按钮，说出问题（如怎么击败这个 Boss？），Assistant 会搜查出一个教学视频

Assistant 工作原理：游戏通过 Stadia SDK 上报游戏场景对应的标签，给视频流打标签

Assistant 游戏集成办法

Stadia Streamer：构建在 WebRTC 之上

WebRTC 架构现状

Stadia 场景下 WebRTC 架构

Stadia 场景下 WebRTC 批改点（对外接口未发生变化）

1. 音视频采集由摄像头、麦克风变为 GPU、声卡
2. Codec 采纳 VP9 编码
3. 减少 Rate Adaptation，协同编码与传输
4. 反对 C / S 模式
5. 传输协定应用 QUIC 替换

为什么谷歌抉择 WebRTC

• 游戏免装置，通过 Chrome 即可玩，撑持云游戏跨终端推广指标
• WebRTC 定位是超低时延 (half-second) 实时音视频流传输协定
• 加强 WebRTC 生态

为什么须要 WebRTC Over QUIC

• 简化 WebRTC 协定栈
• QUIC 劣势：零 RTT 建链、改良的拥塞管制、多路复用、连贯迁徙、前向冗余纠错

Stadia GameBus：原生云游戏引擎

GameBus 两个性能：分布式游戏引擎；Stadia 多实例级联，实现大型多人在线游戏。

GameBus 是一个分布式架构的游戏引擎，分布式架构的劣势是能够容易横向扩大，如物理零碎算力加强、应用云端弱小的 AI 算力实现更乏味的 NPC 角色。

通过 GameBus 级联多个 Stadia 实例，实现大型多人在线游戏。

Stadia Playability Toolkit：云游戏测试、调优工具集

Stadia 为游戏云化提供一系列工具

• Chrome Test Client(Network Simulator, Frame Capture)
• Stream Profile API
• Media Stream API
• Stream Capabilities API
• Frame Token API
• Video Diff
• Smoothness View

5 Google Stadia 网络带宽要求与串流时延

玩 Stadia 云游戏网络带宽要求

720P@60FPS 带宽 10Mbps，1080P@60FPS 20Mbps 带宽，4K 分辨率则要求 35Mbps 带宽。如果带宽达不到要求，则可能会呈现卡顿或花屏（Stadia 在编码与传输自适应上做了不少工作以保障晦涩度）。

第三方评测的时延数据

通过 Stadia 玩游戏，与本地游戏比拟，串流时延均匀在 40\~90ms 之间。

数据起源

• Stadia PC 对应键盘鼠标输出
• Stadia TV 对应手柄输出
• 第二个游戏在 TV 上提早特地高，作者也不分明起因，提早高，然而不卡顿。

数据起源

Stadia Streaming(串流)技术栈

Google Stadia 通过寰球骨干网就近接入、定制云游戏主机、优化编解码器、优化传输协定，实现游戏画质 4K\@60FPS，操作响应时延 150ms 的指标。

编解码与传输协定

• VP9 编码格局: 更高的压缩比
• 定制 AMD GPU，4K\@60FPS 编码（后续反对 8K\@120FPS）
• WebRTC Over QUIC：低时延传输协定，BBR 拥塞管制
• 编码与传输协同：依据网络品质实时调整编码参数(码率、分辨率、帧率等），保障游戏晦涩体验

游戏主机

• CPU: X86 处理器，2.7GHz; Mem: 16G; GPU: AMD V340 16GB;
• 图形 API：Vulkan
• Linux 操作系统

寰球部署

• Edge POP 点就近接入
• 不确定 Stadia 服务器最终是否部署到 Edge POP

Reference

1

Stadia 应用体验：这货色没做完

Google Stadia：与 YouTube 集成，低硬件门槛收割「公众」流量

Google Stadia 是 YouTube 的将来，而不是游戏的

Google 新设 Stadia 游戏工作室，由前圣莫尼卡工作室负责人领导

Google Stadia 首发评测汇总：云游戏不是梦，但谷歌会让你望而生畏

2

How YouTube Paved the Way for Google’s Stadia Cloud Gaming Service

3

Project-Chimera-Googles-Next-Big-Thing

4

Low Latency Video Streaming

how-the-youtube-era-made-cloud-gaming-possible

google-stadia-engineering

Who needs QUIC in WebRTC anyway?

在基于 WebRTC 的实时流零碎中应用 QUIC

High Performance Browser Networking WebRTC

webrtc-peer-to-peer-imx6

更多云最佳实际 https://best.practices.cloud