Meta云游戏架构解析 目标是降低AR/VR游戏门槛

　　作为一种降低硬件门槛、跨平台随时可用的技术，云游戏常被看作是改善VR体验的关键。这些年来，将云计算与VR结合的概念一直被探索，但却迟迟未在C端VR游戏市场规模落地。实际上，谷歌、微软在2019年才推出PC、手机端云服务，技术才刚起步，因此应用于VR游戏还需要更久的时间。与此同时，Meta也从2019年开始布局云游戏，包括收购西班牙云游戏公司PlayGiga，并于随后一年在在Facebook Gaming中引入云游戏服务。

　　对于Meta来讲，尽管目前业务仅涉及2D云游戏，但未来长期的目标则是将AR/VR元宇宙生态与云服务结合。而前不久，Facebook Gaming云游戏开始支持UGC游戏创作平台Crayta，也可以看作是在2D环境中测试未来的3D元宇宙概念。

　　近期，Meta在博客中公布了Facebook Gaming云游戏服务的基础架构，以及为了给3D AR/VR云游戏打基础，而进行的升级优化。Meta表示：我们的云游戏硬件架构目的是进一步降低AR/VR的使用门槛，让更多人玩上沉浸式游戏。此外还表示：目前元宇宙尚未成熟，其发展还需要整个行业大力推动。尽管如此，Meta相信创建云游戏基础设施、解决相关技术挑战，也将会为Meta指明一个实现元宇宙的道路。

　　云游戏的意义

　　Meta表示：云游戏是一种基于云计算的技术，即将游戏放到云服务器上运行，这样的好处是允许玩家可以在任何设备、任何地点玩游戏，让游戏变不依赖于昂贵的硬件，更加亲民、普遍。

　　云游戏的可访问性比传统游戏更高，不管你用什么设备、在什么地方，只要连上网就可以云串流各类3A级游戏。这意味着，玩家无需购买昂贵的新硬件，无需下载、更新大体积游戏应用，就能快速与跨平台用户联机、玩游戏。

　　对于开发者来讲，云游戏分发效率更高。理想情况下，只需要开发一次游戏，就能在多个硬件上运行，无需针对每个硬件进行优化。此外，云游戏也有望减少作弊和盗版的可能。

　　Meta云游戏基础架构

　　为了应对云游戏技术的局限，Meta从硬件和软件基础架构两方面进行优化。需要解决的问题包括：降低端到端延迟，从而提升游戏体验的流畅度，降低视频/音频串流时的抖动等等。此外，云游戏基础架构还需要在单个云服务器上运行多个游戏，数据传输效率和稳定性要足够高。

　　以下将详细解析Meta云游戏架构的组成部分：

　　1)边缘计算、GPU和虚拟化

　　依靠边缘计算，Meta可以将云游戏服务部署在人口众多的城市周边地区，从而降低延迟，为更多人提供优质的运数据传输体验。

　　每个边缘计算站点都将有一个统一的托管环境，目的是运行尽可能多的游戏、效果尽可能流畅。值得注意的是，Meta与NVIDIA合作，在基于NVIDIA Ampere架构的GPU基础上，建立了这个托管环境。随着游戏继续变得更加图形密集和复杂，NVIDIA GPU将提供加载、运行和流式传输游戏所需的高保真度和低延迟。

　　接着，Meta利用机群管理系统Twine来协调边缘服务器。

　　Meta设计的云游戏架构兼容Windows和安卓系统，并为Windows和安卓游戏提供不同的托管方案，其中Windows方案与云游戏服务PlayGiga(Meta在2019年收购)集成。同时，也为Windows和安卓系统建立了一个整合的编排系统，来管理和运行游戏，其好处是支持游戏在不同平台的分发和灵活运行。

　　2)视频/音频串流

　　流畅的视频和音频体验，是云游戏最重要的部分之一。数据延迟会给游戏体验带来明显的负面影响。因此，Meta采用WebRTC API和SRTP(安全实时传输协议)来串流用户输入信号和视频/音频帧，以此来改善视频/音频串流效果。

　　简单来讲，Meta云游戏运行的基本串流过程如下：玩家在游戏中执行动作，系统捕获时间并发送到云端服务器，然后渲染并复制包含该动作结果的帧，使用视频编码器编码，并将编码后的帧打包，确保符合用户数据报协议(UDP)数据包，之后再通过网络发送到客户端。客户端接收到云端数据后，会运行一个抖动缓冲功能，然后再将数据包解码为帧，在客户端进行渲染。

　　理想情况下，整个串流速度将快到难以察觉。但在实际应用时，考虑到每一步都需要一些运行时间，叠加在一起可能会造成明显的延迟或滞后。

　　Meta利用GPU编码改善了这种延迟，也就是说当游戏渲染一帧时，它会在GPU中渲染，并且在编码之前永远不会离开GPU的内存。这种方案的好处是效率高，而且编码后的帧比原始帧更小。

　　在网络连接方面，边缘计算站点通常靠近玩家所在的位置，这将进一步降低视频和音频延迟。此外，Meta在硬件上进行解码，从而减少解码时间。为了进一步改善延迟，还可以先播放视频，再播放音频，实际体验感将更接近音画同步。Meta表示：利用客户端的屏幕延迟，也可以缓解图像抖动，比如利用帧与帧的间隔平滑视频图像。

　　而为了确保安全性，Meta的云游戏性基础架构与其核心数据架构是完全独立的。还设立了一个内部安全团队，和外部团队合作，定期对系统进行安全评估。

　　云游戏和元宇宙

　　Meta认为，元宇宙对于游戏的未来有着重大影响。首先，Metaverse将进一步推动网络连接需求，而这将改变游戏的交付方式。构建一个云游戏架构，目的是推动行业规模的云端架构技术，以处理元宇宙内容开发所需的复杂计算。

　　就像是3A级游戏那样，理想的元宇宙应用将需要高保真度、低延迟、高扩展性、高吞吐量和联合的数据储存。因此，现有的整体网络架构也需要进一步改进。Meta表示：我们正在与移动网络运营商、硬件芯片组制造商等伙伴合作，以开发满足元宇宙需求的解决方案。

　　Meta认为，人们会通过游戏首次进入元宇宙，作为Meta的长期目标，我们将继续开发2D游戏，目的是实现从2D到3D元宇宙的过渡。近期Facebook Gaming云游戏开始支持UGC游戏《Crayta》，该作就是Meta在构建2D元宇宙方向的一个例子。

　　在接下来的2到3年里，Meta将继续面向国际市场拓展云游戏服务，并将提供更多沉浸式游戏内容。参考：fb