云計算技術在電子游戲領域的應用與發展

文/孫逸凡 陳勇

1 引言

計算機以及因特網經過了數十年的發展，在性能上的提高已經面臨瓶頸，當單臺計算機性能達到極限的時候該怎么做是現階段亟待解決的技術問題。現今，互聯網在日常的工作與生活中扮演著不可或缺的角色，使得利用廣闊的網絡資源來提供高性能的服務成為可能，這就衍生出了云計算的概念，期望借用這一技術解決單機資源匱乏的問題。隨著網絡帶寬與計算機處理速度的優化升級，云計算技術及其相關應用開始頻繁出現在公眾的視野中，這種新型的數據共享模式為信息科技的發展注入了新的活力。在云計算這一環境的影響下，更多的科研工作者與創新型企業把目光投向云技術與傳統產業的結合上，云游戲就是其中一種。眾所周知，傳統的大型電子游戲對電腦配置有著很高的要求，高清晰度的操作界面與高流暢度的游戲體驗是游戲玩家們最關注的要點，云游戲技術的發展無疑為這類問題提供了一個高效的解決方案。因此，針對云計算在電子游戲領域的應用與發展進行研究能夠加深人們技術層面的理解，具有較強的現實意義。

2 云計算概述

2.1 云計算的定義

云計算本質上是一類新型的信息交互平臺，通過網絡快速獲取資源，并將大部分數據的分析計算放置到云端處理(例如服務器上)，在本地僅占用很少的資源。當前，大眾普遍認可的一種解釋是將云計算被定義為一種根據使用情況付費的計算模式，該模式可以通過可用的網絡進行便捷訪問，并且能夠使用可被快速提供計算資源共享池（包括網絡，服務器，存儲，應用軟件，服務等），與此同時能夠避免大量的的管理工作以及與服務供應商之間的大量交互。同時，云計算還有幾個相似概念，例如效應計算，網格計算，自主計算，其實云計算更像是他們的一種綜合，因為相較于上述3種三種概念，云計算更為便捷，靈活，規模也更大。傳統的電腦任務處理都是基于自己的電腦，而到了云計算時代，便成了以網絡為基礎的任務處理模式，正因為現代的網絡分布廣，用戶多等特點，云計算也是一種按需計算，是資源得到合理利用的協作方式。

2.2 云計算的發展

早在二十世紀八十年代年，來自美國著名高校斯坦福大學的太陽電腦公司便提出了類似云的概念，即“網絡是電腦”。由于當時的技術限制，這一超前觀點也并沒有得到很好的發展。直到數年后的2006年，谷歌時任的首席執行官Eric Schmidt才第一次公開闡述了云計算這個概念。在兩年后，中國也開始了云計算的推行，IBM公司在中國無錫幫助本土軟件公司建造了全球首例云計算中心。經過了幾年的準備時間，云計算已經有了相對充足的概念推廣與技術儲備，中國本土的項目也進入了黃金時期，大量廠商的投入也孕育了很多的應用解決方案。2015年之后直到現在整個產業鏈已經足夠成熟穩定，成為了互聯網行業的一項基礎服務，用于對大數據進行分析處理。

來自哈佛的加里·金也曾經提出云計算已經不是簡簡單單的一種技術，更是發生在行業里的一次革命，并且可以滲透到各個行業，比如金融，學術，政界等，英國的一家數據分析機構劍橋分析，通過盜取Facebook的用戶數據進行云計算和大數據技術來輔助特朗普獲得總統大選。從2007起，云計算就越來越多的被人們所提起，這種新興技術已被用到了生活的方方面面，各許多知名企業也都在向云計算方向發展，微軟專門設計了云操作系統Cloud OS，亞馬遜也推出了云網絡服務WorkSpaces。

2.3 云計算的應用

2.3.1 物聯網

物聯網這一概念是近幾年出現的新名詞，其內涵與定義還處在發展完善階段，按照字面意思來說即是物物連接的網絡，也可以說是將物體與網絡連接起來，使得人類可以通過網絡來讀取或操控物理設備。隨著物聯網中連接到物品越多，得到的數據也就越多，且這些數據都需要經過處理分析，才能裝化成對人類有用的資源。云計算恰好能夠補足物聯網技術在大批量數據處理方面的缺陷。從物聯網的組成架構來看，云計算是物聯網技術實現的核心部件，通過云處理的模式，將網絡連接到的物品信息傳輸到云端進行實時的處理分析。云計算自身強大的數據處理能力與物聯網的信息挖掘產業相結合，資源共享，能夠迅速推動整個市場的發展與升級。

2.3.2 云存儲系統

現今，網絡云盤在年輕人中的使用率越來越高，如百度開發的面向大眾的百度網盤以及各種類型的企業云盤等。網盤的使用突破了數據在空間上的問題，互聯網上的各種存儲設備使得數據存儲不再局限于一個物理硬盤，而是變成了云端的存儲空間。人們常用的網盤就是云存儲系統的通俗說法，是一種新式的數據存儲技術。云存儲是在云計算的發展基礎上延伸而來的，大量數據在云端進行計算與分析，必然需要配套的存儲空間將未傳輸的數據存儲到指定地址內。由此，云存儲系統的概念就誕生了，作為云計算的輔助系統，將待處理或已解析完畢的數據存放到云端，方便人們隨時進行數據存取的同時，也解放了物理存儲的壓力。

2.3.3 云殺毒

隨著時代進步，數據信息也變得越來越有價值，竊取重要數據的病毒層出不窮，對電腦中重要數據的保護也成了當面信息保護的重點。傳統的殺毒方式多依賴現有的特征庫對未知的病毒程序進行判別，但日益增多的病毒類型與惡意攻擊使得傳統的方法不再有效。現今，人們逐漸利用云殺毒技術取代了其他方法，人們不必再在自己的主機上安裝龐大的數據庫，而是取而代之的是在云上的病毒特征庫。每當殺毒軟件檢測到有嫌疑的數據，便可將其上傳到云中，進行進一步檢索，判斷是否包含病毒。

3 電子游戲的發展

現代的電子游戲相對于以往消耗體力的游戲來說，在形式上已經發生了巨大的改變，可是本質依然不變。如今的電子游戲也已成了繼電影先驅者喬托·卡努杜定義的電影為第七藝術和第三次信息革命被定義成第八藝術的電視之后的第九藝術，在人們的娛樂生活中發揮愈發重要的作用。

3.1 電子游戲發展歷程

電子游戲與其載體也有著密不可分的聯系，從游戲主機到電腦，無不是這樣。20世 紀40年 代，Thomas·T·Goldsmith Jr與EstleRay Mann在美國設計并注冊了專利《陰極射線管娛樂裝置》，緊接著，在20世紀50年代初便出現了跳棋的程序。但要說真正可以稱得上是電子游戲的，通常認為是在1958年由Willy Higginbotham創造出的《雙人網球》游戲。伴隨著1972年雅達利公司的建立，世界上第一臺商用游戲機正式問世，并且出現了第一款模擬乒乓球的街機游戲《Pong》。四年后，雅達利公司邊發行了一款游戲機Atair 2600，這也是第一部意義上的家用游戲主機系統。然而好景不長，1983年便發生了一件著名的事件Atari Shock，也叫做雅達利大崩潰。因為一款電子游戲《ET外星人》在市場上的無人問津導致了它及其他滯銷的卡帶被直接送往新墨西哥州填埋。這次雅達利大崩潰便導致了整個北美的游戲機市場的大蕭條。但是很快，日本的任天堂便從這次大崩潰中吸取了足夠多的教訓，并且開發出了“紅白機”（Family Computer，簡稱FC），任天堂通過紅白機和風靡一時的《超級馬里奧兄弟》游戲，僅僅用了三年的時間，就把整個北美電子游戲市場恢復到了雅達利的全盛時期。在此之后，電子游戲業就開始了蓬勃發展，出現了更多的游戲主機。

與此同時，電腦憑借其超越游戲機主機的性能，電腦上的電子游戲也跟著游戲主機一同發展起來，很多運營商開始參與到游戲市場中，電子游戲這一娛樂活動逐漸演變成一個規模完整、龐大的產業，各類大型電子游戲相繼出現，為人們的休閑生活提供了更多的選擇。此外，網絡技術的不斷進步也從一定層面上推動了電子游戲的發展，基于Web網頁技術的無客戶端電子游戲以其操作簡單，占用內存空間少等優勢博得了廣大網民的青睞，成為電子游戲的一個重要分支。

3.2 電子游戲現存問題

電子游戲的發展同時也伴隨著游戲容量的擴大以及對電腦性能要求的提高。傳統的機械硬盤HDD已經滿足不了大型游戲的速度要求，若想進行游戲數據的快速讀取，需要使用固態硬盤SSD，可由于固態硬盤高昂的成本和價格，也使得很多游戲愛好者望而卻步。同時，電子游戲從當年一個軟盤的大小變成了現在的動輒幾個GB，甚至幾百GB。造成游戲大小變化的最主要原因是游戲中高分辨率的貼圖，它們的存在對電腦的圖像處理能力造成了一定的壓力。由此，顯卡的功能得以彰顯，如今顯卡的計算能力也已遠超CPU的計算能力，對游戲畫質的提升作用很大，然而目前圖形計算能力強的顯卡價格也極其高昂，也很少有游戲愛好者為了追求顯示畫面的極致去購買一塊顯卡。云游戲的出現正彌補了傳統電子游戲的不足，使得越來越多的人能夠以低成本去享受高質量的電子游戲，而非購買昂貴的電腦設備。

4 云計算與電子游戲的結合——云游戲

4.1 云游戲定義

云游戲是時下新興的一種游戲方式，其實現的理論基礎是云計算系統，將游戲部署在云端，云端服務器對當前游戲畫面進行渲染并以合適的壓縮比例將數據壓縮至適合網絡傳輸的大小傳送至客戶端，游戲玩家在客戶端收到數據包后自行解壓，即可得到實時的圖形畫面。由此可見，只要網絡速度足夠快，用戶的游戲體驗不會受到任何影響，能夠實現與普通網頁游戲類似的流暢度與保真度。現階段，云游戲模式是專為高畫質以及大容量的電子游戲設計的，整個游戲的運行都在云中，玩家發送對應的指令到服務器，服務器做出相應的反饋并將畫面傳至客戶端，就類似于在電腦上進行視頻點播。因為所有的游戲畫面都在服務器端運行并渲染，所以玩家的游戲設備并不需要了以往玩大型電子游戲的高端處理器或顯卡對游戲進行繁雜的圖形運算和數據處理，只需其電腦擁有最基礎的視頻解壓能力和將玩家指令發送至云端的能力即可。

4.2 云游戲的優點

前《刺客信條》系列女制作人Jade Raymond在接受采訪時也曾說過，3A游戲（3A是一種美式概念，用來描述高成本，高質量的游戲）的未來在于云游戲。并且著名游戲《最終幻想15》的總監田畑端表示：隨著科學技術的進步，云游戲將能夠完全取代PS5和Xbox2，而PS5和Xbox2正是當下索尼和微軟公司正在開發的游戲主機。與傳統的游戲模式相比，云游戲可以很大程度上減少廠商對于游戲主機的開發，相較于主機開發投入的大量資金，運營商只需花比這少很多的錢去增設幾臺高性能的服務器。

其次，云游戲技術的成熟與推廣為廣大電子游戲玩家帶來了更多收益。首先云游戲無需游戲的本地安裝與后期更新修復。一款游戲從它發售開始，開發商與運營商為了保證用戶游戲體驗會不斷地進行游戲更新，修復或增加新的內容，這樣的更新與修復過程會耗費很多的時間。然而云游戲可以做到實時更新，用戶每次游戲打開就能去運行在云端早已更新好的游戲，而不是去等待游戲源文件的下載。

同時，云游戲也使得電子游戲突破了環境以及硬件的限制，只要能夠連接到互聯網，便能做到隨時隨地的游戲娛樂。近年來，全世界都開始進入網絡提速的時代，4G技術的普及與5G技術的演進為云游戲提供了較好的網絡環境與速度配置。因為，用戶甚至可以在手機，平板電腦，機頂盒上運行那些需要高端電腦配件才能運行的大型電子游戲。

4.3 云游戲發展現狀及趨勢

如今，云游戲也成了很多公司發展的重點業務。早在2009年，業界就已經出現商用化的云游戲平臺，例如OnLive和Gaikai，但終究因為還在該技術發展的早期階段，網絡帶寬的限制，人們對于此概念的不接受等等原因，他們并沒有獲得較大成功，但仍未云游戲將來的發展模式奠定了基礎。在2014年，索尼推出了一款云端流傳游戲輸服務PlayStation Now，用戶可以在個人電腦或者游戲主機上嘗試超過650款的來自PS4，PS3，PS2的游戲。人工智能計算公司NVIDIA也退出了NVIDIA GRID的虛擬GPU技術并將其搭載到其自研游戲主機NVIDIA SHIELD上來實現云游戲，通過NVIDIA GRID的云游戲技術，它能夠以流的形式傳輸 Web 上的視頻游戲，并且在云端服務器上渲染3D游戲。同時英偉達官方宣傳將NVIDIA GRID用作點播式游戲服務(GaaS)解決方案的基礎時，便能體會到云游戲與傳統游戲機系統的不同和優勢。與此同時，國內也有公司正在大力開發云游戲服務，在2017年的世界移動大會上，咪咕互娛便隆重推出了他們的云游戲業務，成為了全場亮點。現在咪咕互娛的云游戲服務已經包含了一百多款游戲。總的來說，云游戲的發展前景十分開闊，定會成為將來電子游戲演變的重要方向。

5 結語

隨著網絡使用者對互聯網的用戶體驗需求日益提高，云計算技術逐漸成為未來信息技術發展的重要方向，云計算與其他技術的融合也引發了新一輪的科技革命。云游戲是云計算技術在電子游戲領域的重要應用，將游戲畫面的處理過程放置到云端服務器中進行，無需高端的電腦配置。云游戲的技術尚未發展至完全成熟的階段，但其勢必會成為現代游戲玩家的主要游戲體驗方式。