解密雲端遊戲串流四大支柱　影像品質攸關體驗

雖然雲端遊戲目前僅展現了其潛力的一小部分，但已經為熱愛遊戲的玩家與遊戲相關業者帶來光明前景。雲端遊戲服務讓玩家能夠透過網路以即時串流的方式快速開啟與遊玩遊戲，而無須下載遊戲到本地裝置。即使是3A遊戲也能藉由串流提供接近瞬時的反應時間，使玩家不必購買昂貴的個人電腦(PC)或遊戲機，有助於減少開支。網路頻寬及雲端技術的創新發展，代表全球各地的人皆能加入、對戰、合作，或是觀看精彩的遊戲。

雲端遊戲如何運作？

雲端遊戲正在改變玩家與他們喜愛遊戲之間的互動方式，讓玩家在各個平台上暢玩由雲端主機遠端執行的遊戲。透過這項技術，遊戲平台皆在資料中心以虛擬的方式執行，這代表以每秒30~60(或更多)的影像處理速率，將像素資料經過加密並透過網路傳送給端點使用者，讓玩家能夠享受前所未有的全新遊戲與平台體驗。這些資料可透過電視、筆電、平板、手機或是專為遊戲設計的輕薄型遊戲機與掌上型遊戲機等常見的裝置取得。

影響雲端遊戲體驗的四大支柱

(1)位元率

透過網路進行影片或音訊串流時，位元率(Bit Rate)是一項重要且複雜的議題。現代遊戲的玩家要求流暢的使用者體驗，以完全沉浸在虛擬世界中，而針對不同遊戲，使用者裝置傳輸資料量所造成的影響也會有所差異。舉例來說，慢節奏的角色扮演遊戲(RPG)比起快節奏的第一人稱射擊遊戲(FPS)更適合較低的影格率(Frame Rate)，而對於後者來說，反應時間十分關鍵。

根據使用者的特定端點裝置，將進行不同設定以滿足資訊傳送需求。舉例來說，以1080p將遊戲串流到高畫質電視(HDTV)時，需要8~15Mbps的位元率才能維持穩定的視覺體驗；4K串流則需要更高的位元率，約為32~60Mbps。以高解析度進行串流將提高資料傳輸量，而如果需要更多時間來傳送資料，將增加延遲並影響遊戲的反應時間。此外，提供滿足高解析度所需的更高網路頻寬服務，也將帶來成本挑戰。AV1與H.265等高效壓縮軟體成為救星，讓超高解析度的遊戲體驗能夠以壓縮位元率快速傳送。

(2)影格率

影格率在遊戲體驗中扮演重要角色，其為在端點裝置上呈現畫面的頻率，以每秒影格數(FPS)為單位。FPS越高，使用者的遊戲體驗就越順暢。在遊戲串流過程中，可利用編解碼器(Codecs)壓縮顯示像素，接著轉移、解碼，並在端點裝置進行渲染，藉此提高FPS表現。為了確保良好的遊戲體驗，FPS必須與端點裝置的畫面更新率(以Hz為單元)匹配。一般來說，雲端遊戲對於影格率的要求介於30FPS(用於RPG)到60FPS(用於第一人稱遊戲)之間，可能根據每個遊戲或系統設定而有所不同。

(3)顯示解析度

顯示解析度是攸關觀看體驗的重要元素，直接影響玩家看見的影像細膩度。解析度越高，代表使用更多像素來構成影像，因此需要更多資料來確保均勻度與準確度。隨著科技發展，雲端遊戲供應商正努力實現更高的解析度，超高畫質(Full HD，1080p)已經成為平台的常見標準。對於喜歡在家觀看電影與玩遊戲的人來說，顯示解析度至關重要。了解解析度如何影響使用者在螢幕上看到的內容，有助於優化體驗。

(4)視覺品質

視覺品質是在裝置之間傳送資料時需要考量的一項關鍵因素，其將顯著影響使用者體驗。用戶端的影像通常必須經過有損影片的壓縮與傳輸過程，可能降低視覺品質。選用正確的軟體以編碼、壓縮和解碼來自資料中心到行動裝置或電視的資料十分重要。市面上的編解碼器類型繁多，以下是一些常用的編解碼器：

• H.264是熱門且強大的編解碼器，在影音與音訊產業中獲得廣泛採用。H.264以高效率與一致的方式壓縮數位資料，使其成為Netflix、Amazon Prime、YouTube等串流平台普遍採用的標準。為確保H.264串流的品質標準保持一致，使用者需要可支援達32Mbps的網路服務，以播放4K內容。H.264須付費取得授權，但通常價格低廉且容易取得。
• H.265亦稱為高效率影像編碼(High-Efficiency Video Coding, HEVC)，接續廣受歡迎的H.264編碼標準推出，顯著提升壓縮功能。相較於同畫質的H.264，H.265能夠將影音串流壓縮至50%，僅需15MB頻寬就能夠串流4K影片。此外，H.265為8K影片編碼提供更實用的方法，打造真正高解析度的觀看體驗。使用H.265也需要取得授權。
• 先進影像編碼(Advance Video Coding, AVC)與H.264最初是串流影音的首選編解碼器，能夠在透過網路廣播內容時展現優異的效率與性能。不過，2013年推出的VP9和2018年推出的AV1，讓業界能夠取得開源且免權利金的視訊編解碼器，帶來比以往更佳的效能。AV1尤其受到歡迎，因其不僅提供接近H.265的效率，且不會出現H.265在專利與權利金方面的疑慮。

為了克服目前網際網路的延遲與品質降低的困境，雲端遊戲業者持續運用AV1與H.265等壓縮軟體進行實驗，進而實現高影格率、高品質與高解析度的串流服務。儘管如此，由於H.265存在權利金疑慮，其受歡迎的程度比不上AV1或H.264。H.264目前被廣泛採用，因此獲得更多相容可用的硬體支援。AV1與其未來版本將提供高效率且免權利金的方案，然而，其能否成功將取決於硬體編解碼廠商的採用狀況，這方面目前在市場的進展相當順利。

除了視覺品質以外，還有一項與之密切相關的因素需要考量，可視為是第4.5個支柱。

(4.5)色彩模型與深度

色彩模型(Color Model)與深度(Depth)是影響視覺品質的另一方面，包括亮度(單位：Luma)與色彩(單位：Chroma)的資訊。次取樣(Sub-sampling)技術利用人眼偵測亮度比偵測色彩更加容易的特性，提供減少影像與影音資料量的方法。若保留亮度但減少需要壓縮的色彩資訊量，觀看者仍能感受到高品質的視覺效果。雲端遊戲串流目前提供4：2：0(1/4的色彩資料)，藉此減少傳送的資料量並達到更低的延遲。然而，隨著技術的進步和客戶對於更高品質視覺的需求增加，未來的雲端遊戲可能需要考慮採用4：4：4。其主要好處在於減少文字與細線的模糊與變色狀況，進而提供清晰的遊戲體驗。

專用繪圖卡助攻　雲端遊戲快速發展

雲端遊戲為玩家與遊戲開發者提供許多好處。從玩家的角度來看，不需要購買遊戲機或PC即可暢玩雲端遊戲，所有必要的硬體都已經安裝在遠端的資料中心。雲端遊戲也讓玩家能夠輕鬆暢玩最新版本的遊戲，而不需要等待冗長的遊戲更新；從遊戲開發者的角度來看，由於許多程序都已經在資料中心內標準化，遊戲開發變得更有效率且流暢。開發者現在可在單一平台上快速編碼、測試及發布遊戲，以更快的速度向大眾推出新遊戲。

雲端遊戲好處頗多，而提升裝置的顯示效能，更將進一步帶來良好的遊戲體驗。採用專門針對雲端遊戲而設計的繪圖卡，有助於進行編碼及解碼作業，並加快渲染速度，同時也能透過硬體支援光線追蹤(Ray Tracing)功能，打造更加逼真的遊戲體驗，例如AMD Radeon Pro V620繪圖卡便專為雲端遊戲設計。

Radeon Pro V620繪圖卡透過兩個VCN引擎，使每個Radeon Pro V620 GPU能夠處理雙倍的編碼/解碼/轉碼作業。這些引擎利用AMD Infinity Cache技術的優勢，該技術為每個繪圖引擎提供所需的頻寬，讓繪圖引擎可以即時存取資料。兩個VCN引擎在執行遊戲時能提供更快的渲染速度，並在針對網路直播內容進行編碼和解碼以及同步轉碼方面提供更高的效率，進而在不同大小的端點裝置上執行低延遲且高效能的內容串流。該繪圖卡採用RDNA 2 GPU架構，同時具有72個運算單元，提供強大的同步繪圖處理功能。Radeon Pro V620透過兩個VCN引擎，每個引擎可專為VR頭戴式裝置的單眼進行編碼/解碼，降低延遲與處理時間。

除此之外，Radeon Pro V620繪圖卡也憑藉72個光線加速器引擎的動能、與最新一代遊戲機相同的功能，以及其繪圖引擎支援的最新Vulkan與DirectX 12，助力Radeon Pro V620 GPU運用內建硬體光線追蹤呈現更深的陰影與更清晰的反射效果，為玩家帶來出色的劇院級體驗。

(本文由AMD提供)