当红齐天借助第三代英特尔至强可扩展平台与北京移动5G网络,构建5G VR边缘计算解决方案,赋能5G VR电竞游戏

一、前言概述

虚拟现实Virtual Reality,VR电子竞技以下简称“VR电竞”将酷炫流畅的游戏画面与动感十足的游戏动作融于一体,已成为越来越受欢迎的新生代娱乐方式。为了向电竞选手和观众提供画面更逼真、操作更流畅、行动更敏捷、以及场地更不受限制的VR游戏方案,北京当红齐天国际文化科技发展集团有限公司以下简称“当红齐天”凭借多年的资源积累,以及其在VR大空间领域的顶尖技术,与英特尔和中国移动北京公司以下简称“北京移动”等合作伙伴一起,构建全新5G VR边缘计算解决方案,打造新一代的5G VR电竞体验。

目前,新方案已在2021年度VR电子竞技国际大赛VRES中得以应用,借助全新第三代英特尔至强可扩展处理器具备的高性能计算处理能力,以及由北京移动5G网络和移动边缘计算Mobile Edge Compute,MEC节点打造的计算和网络优势,让电竞玩家摆脱了沉重的VR背包束缚,轻便地在宽阔的赛场中开展“较量”;而由5G MEC边缘计算架构带来的高效能画面渲染、编解码和传输能力,也使选手得以充分沉浸在虚拟世界中,获得前所未有的5G VR游戏新体验。

当红齐天表示,“VR电竞等新场景的蓬勃发展,为5G MEC与智能应用的结合带来更多机遇。通过基于第三代英特尔至强可扩展平台的产品与技术以及北京移动5G网络共同构建的5G VR边缘计算解决方案,结合我们自研的、以交互式云VR技术和VR大空间领域技术为核心的VR电竞系统,共同打造了国际顶尖的VR电竞赛事,有力地推动了电竞产业向着更加多元、更具体育竞技精神的方向发展。”

中国移动表示,“5G技术的不断发展与商用进程的推进,已成为新基建的重要引擎,不断赋能千行百业数字化、智能化转型。通过与全新第三代英特尔至强可扩展处理器带来的高性能计算处理能力相结合,5G边缘计算解决方案正为VR电竞乃至更多领域创造无限可能。”

二、VR电竞的进一步发展亟需更高效的5G边缘计算解决方案

作为一种借助计算机视觉、网络传输与物联网技术构建的全新人机交互方式,VR技术利用数字化技术产生一个三维空间,并借助视觉、听觉、触觉等感官模拟设备,让使用者在三维空间中具有身临其境的沉浸感,并和周围的虚拟环境形成多样化的交互。

经过多年发展,VR技术已在工业设计、航空模拟、教育培训、康复训练等领域获得了广泛应用。这其中,VR游戏以其绚丽的视觉效果、新颖的交互方式以及沉浸式的体验,受到更多玩家的青睐。而元宇宙Metaverse概念的火热,让VR技术再一次成为人们关注的焦点。市场数据显示,2020年全球VR游戏营收已达5.89亿,主流游戏平台中的VR游戏数量已达到数千款之多。

如火如荼的市场表现,也让VR游戏成为各类电竞赛事的新晋“热门”。以当红齐天牵头组织的VRES大赛为例,其依托英特尔大师挑战赛IMC平台,自2018年起已连续举办4期。2020年举办的VRES大赛共聚集全球2000多支战队,覆盖10余万电竞用户,总决赛的直播曝光量超过了6千万之多,掀起了VR电竞的新一轮高潮。

如图一所示,与传统电竞相比,在VR电竞赛事中,选手并非坐在屏幕前“拼手速”,而是头戴VR头显、手持模拟设备,在赛场中随着不同游戏的节奏或摇摆炫舞、或腾挪起伏、或往来驰骋。技术、运动、竞技水平和虚拟世界的充分融合,让选手和观众都能在动感十足的赛事过程中,体验虚拟世界的无穷魅力。

图一 VR电竞带来全新游戏体验

随着VR电竞获得越来越多玩家的关注,选手和观众也在画面品质、操控流畅度、游戏特效、随身装备以及赛场范围等多维度上有着更高需求,进而对整体承载系统的计算处理能力、网络覆盖与传输能力、视觉AI能力以及装备都提出更苛刻的要求:

1.画面品质:为展现更细腻、更逼真的游戏画面,VR游戏的画面分辨率正普遍升级为2K、4K乃至8K,需要前后端具备更强的视频编解码和渲染能力;

2.操控流畅度:VR游戏通常动效十足且需与玩家实时体感互动,细微的网络与处理时延都会带来明显的体验差异,因此需要将整体时延控制在毫秒级;

3.游戏AI:智能化的游戏场景能给玩家带来真实而炫酷的游戏体验,从而使VR游戏具有更强的吸引力,但这需要系统对人工智能Artificial Intelligence, AI能力有更好的加速;

4.随身装备:为确保在VR电竞赛事中具备精确的定位能力,良好的网络连接以及视频编解码处理能力,参赛者往往需要背负沉重的VR背包,亟需开展便携化设计,来优化游戏体验;

5.赛场范围:更大的赛场范围使参赛者的行动更为自由,也能形成更多战术组合,使游戏的趣味性和可观赏性大幅增加,但对网络的覆盖能力和稳定性提出了更严苛的考验。

5G网络高带宽、低延时潜能的逐渐释放,大幅增强了VR电竞所需的网络时延性能、稳定性和覆盖能力;同时,MEC技术的日益成熟,也让英特尔先进产品与技术的强大计算处理能力,与AI加速和MEC平台管理能力一起为VR电竞场景提供多方位的增强。因此,构建高品质的5G VR边缘计算解决方案,就成为应对VR电竞各维度需求的良好选择。

为此,一直致力于VR技术及赛事运营系统建设的当红齐天,与英特尔和北京移动携手,借助“5G + MEC”带来的网络与边缘计算优势,以全新第三代英特尔至强可扩展处理器作为算力基础,并引入OpenVINO工具套件、OpenNESS等软件,共同打造新一代5G VR边缘计算解决方案,提升5G VR电竞赛事水平。

三、结合英特尔先进产品与技术与北京移动的5G优势,打造全新5G VR能力

当红齐天全新5G VR边缘计算解决方案采用“云-边-端”的设计架构,如图二所示,其由中心云、边缘云以及在5G VR电竞场景中使用的终端头显设备 +手柄等控制设备组成。其中,中心云由内容分发数据中心、游戏同步服务器以及会员主服务器等组建,主要用于进行VR电竞时,游戏内容的分发、选手信息的管理以及游戏数据的同步等。

图二基于5G VR边缘计算解决方案的VR电竞系统架构

边缘云是5G VR电竞高效运行的核心,由分布式边缘服务器集群构建。基于当红齐天自研的交互式云VR技术,不同的边缘服务器将分别承载游戏画面渲染、视频串流调度、运营商网络服务质量Quality of Service,QoS管理、游戏数据的分布式存储和高速缓存等工作负载。

而在终端侧VR设备设计上,当红齐天突破传统的激光定位技术,实现了从外向内定位追踪outside-in到内向外定位追踪inside-out的升级,并融合创新的“一体机边缘化计算+全感大空间”技术,使选手可以甩掉沉重的VR背包,极大提升了移动性和敏捷性。

基于这一架构,当VR电竞赛事开始时,如图三所示,游戏首先会从中心云同步获取选手的会员数据,然后边缘云中的渲染服务器会通过所部署的串流软件服务端,对游戏内容进行渲染,并对渲染后的游戏画面进行编码压缩,再借助北京移动提供的5G网络覆盖,将数据透传到选手的头显端。

图三 VR电竞基本工作流程

通过头显端所部署的串流软件客户端,数据包能被高速接收并解码还原成选手所见的游戏画面。而当选手的位置、姿态、动作发生变化时,客户端也会实时采集头显、手柄等设备的6DoF数据即6自由度数据,包括3种类型的平移自由度与3种类型的旋转自由度,回传给边缘渲染服务器,在完成游戏内容同步后开始新一轮的渲染和编解码过程。如此循环往复,全程支持选手们酣畅淋漓的VR电竞。

为保证5G VR电竞方案发挥更优质水准,满足选手与观众提出的一系列更高要求,当红齐天在自研的交互式云VR技术、VR大空间领域技术之外,还敏锐地把握方案对计算处理、AI加速、MEC应用管理以及5G网络的需求,携手英特尔与北京移动,为方案引入一系列优势能力。

一第三代英特尔至强可扩展处理器

新方案中,中心云和边缘云服务器都采用了基于全新第三代英特尔至强可扩展处理器为核心的灵活可扩展架构,并基于不同VR电竞中的计算密度需求部署为可堆叠的服务器集群,提升整体性能:

1.更多的内核、更优化的架构带来处理性能的大幅提升,使方案能更有效应对激烈游戏中的密集计算需求;

2.支持PCIe-Gen4,同时内存带宽也提升为上一代的1.6倍[1],不仅为VR游戏各项计算带来高带宽,也提升了5G客户平面功能 UPF的性能,使多路选手数据的实时处理更高效;

3.增强的AI加速能力英特尔深度学习加速技术加强了游戏的智能辅助能力。

二OpenVINO工具套件

当红齐天在方案中创新地加入了AI辅助裁判,实时监控选手积分和动作,令比赛更为公平公正、更具体育竞技精神,使赛事吸引力大幅提升。为了让方案中的AI能力跟上VR电竞的快节奏,新方案引入由英特尔开源的OpenVINO工具套件,其可通过模型优化器Model Optimizer和推理引擎Inference Engine两个核心组件,来为方案中的AI能力提供模型优化和推理加速。

三OpenNESS

为帮助当红齐天在方案中实现更灵活的5G MEC平台VR应用管理,英特尔为之提供了开源的OpenNESS软件平台。作为一种良好的云网和边缘“黏合剂”,OpenNESS能在方案的“云-边-端”架构中打造统一的应用开发、托管环境,提升VR游戏以及其它能力在5G MEC平台部署应用时的敏捷性。

四北京移动5G网络

得益于高质量的5G网络建设,以及成熟的MEC边缘计算节点部署能力,北京移动为新方案提供了良好的网络传输和覆盖能力。由5G网络带来的强劲推流能力,也使当红齐天的VR大空间技术优势被发挥到极致,让选手戴上VR设备即可进入虚拟世界,自由地闪转腾挪,进行更沉浸式的对战竞技。

四、VR电竞选手与观众获得更流畅、轻便和沉浸式的游戏体验

一全新的5G VR电竞体验,助力当红齐天领跑市场

在已经火热开展的2021年VRES大赛中,当红齐天与赛事合作伙伴已通过创新5G VR边缘计算解决方案,对赛事进行了全面升级。在新方案的支持下,选手佩戴轻便的VR眼镜,携带酷炫的模拟设备,即可轻装上阵,与全球各地的选手实时对战。同时,VR电竞观众的观赏和体验感也大幅提升,总决赛现场采用“5G+8K”的技术向全球进行赛事直/转播的新模式,也定会为观众打造前所未有的精彩体验,成为VR应用和游戏创新的新焦点。

5G VR边缘计算解决方案为电竞带来了全新体验:

1.第三代英特尔至强可扩展处理器带来的性能优势,充分满足了VR游戏所需的高强度计算负载需求,其与5G MEC平台相结合带来的边缘计算优势使游戏画面更流畅逼真,游戏操作更实时生动,让选手与观众“打破”了真实环境与虚拟世界的边界,充分感受VR游戏独有的乐趣;

2.相较上一代“背包式”的比赛形式,由5G VR边缘计算解决方案支持的新一代电竞赛事,让玩家只需佩戴VR眼镜,即可轻装上阵,体验提升立竿见影;

3.北京移动高质量的5G网络让VR游戏的同场作战距离得到了巨大扩展,即便是相距几公里或者几十公里的选手,只要携带VR设备就可便捷地通过5G网络接入赛事;

二新方案为不同参与者带来的价值

1.当红齐天:全新的5G VR边缘计算解决方案不仅为当红齐天的VR电竞产品带来全新升级,依托极致沉浸感的体验使其产品领先业界,还助力当红齐天对其线下电竞乐园实施了优化革新。随着新方案在其线下千家SoReal Mini VR电竞体验空间的全面铺开,由5G推流技术带来的性能与成本优势,帮助当红齐天实现大幅度的降本增效,提升市场竞争力。

2.北京移动:基于5G MEC方案的VR电竞赛事,是5G网络进一步加速商用化进程,成为各类行业新应用、新场景基础能力的又一典范。通过对VR电竞赛事提供的高质量网络支撑,让更多用户切实感受到5G网络在高速率、低延时、大容量上的巨大优势。

3.VR电竞选手:通过全新的5G VR边缘计算解决方案,电竞选手可在5G VR电竞赛事中摆脱沉重的VR背包,进而不拘场地、更加自由地闪转腾挪,获得更具沉浸感的对战体验。

4.英特尔:通过携手当红齐天与北京移动,使第三代英特尔至强可扩展平台在VR电竞领域获得了全新实践,为英特尔在VR领域的技术发展与革新积累更多实战经验。

五、未来展望

结合5G MEC和第三代英特尔至强可扩展平台带来的性能增益,VR领域的诸多技术创新正为B端商用端和C端消费端客户带来一系列听觉、视觉和触觉新体验,并通过VR电竞这一颠覆性的行业应用,推动电竞领域实现新发展。当红齐天与英特尔和北京移动的携手合作,让5G VR电竞方案大放异彩,也为5G VR边缘计算解决方案在多行业、多场景更广泛落地应用做出了示范。

面向未来,当红齐天还将与英特尔等合作伙伴一起,探索更多新技术、新产品、新方案和新模式在VR领域的运用,在为教育、医疗、交通、工业等场景提供高水准的辅助能力之外,也让人们在真实世界之外,感受另一种虚拟世界带来的奇妙体验。