通向云端之路 谈NVIDIA云游戏概念发展


2015-03-16 05:00:00  [  中关村在线 原创  ]  
作者：王浩

      2015年对于整个视觉运算行业来说都是极为特殊的一年，而对NVIDIA公司来说更是一次里程碑。因为NVIDIA正式推动了云端技术的发展，从数年之前开展的GRID集群项目，一直到今天发布Shield TV云端游戏机。NVIDIA在云游戏产业上花费了多年时间探究这条登天之路，而2015年，他们确实为自己的付出而得到了收获。

    事实上，提到云技术。大家想必都不会陌生。因为云技术在我们身边无处不在，哪怕是一些备份和同步存储功能，都是给我们带来巨大便利的。而2012年的时候，NVIDIA发布的Project Shield游戏掌机已经让我们见识到了一个基本的私有云体系，而2015年的时候NVIDIA Shield TV也携手GRID一同向消费者展现了一个穿越传统模式的新游戏概念，那就是—虚拟化GPU业务以及云游戏业务。



什么是所谓的云技术概念？

    对于计算机网络技术中云概念的定义：云技术是透过网络将庞大的计算处理程序拆分成大量子程序，然后通过服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。云技术的根基是要实现集群化处理，目的地就是在云端的服务器完成一切运算方式，让用户可以在没有本地运算的情况下完成工作。这样的方式可以弥补很多移动设备性能不足的问题，今天云技术不仅让大家共享网络搜索引擎，还可以让我们把文件共享到云端硬盘中，这样就可以弥补手机等移动设备存储量不足的问题。也可以实现随时随地调用的优势。云技术一切的都是建立在计算机网络中“共享”一词当中，可以说没有网络就没有云。

云技术对游戏发展有何影响？

    普通游戏玩家对于传统的游戏理念显然是不陌生的，通常游戏玩家都知道所谓的“游戏平台”，无非是建立在一个强大的本地游戏主机之上的硬件组成，这个硬件可以是游戏主机，也可以是PC机，甚至还可以是掌机和其他移动设备。无论是什么，本地化的游戏平台都具备强大的“处理器”，其中可能是集成嵌入式处理器SoC，也有可能是集成GPU和CPU异构计算的APU，还有可能是我们普通PC机采用的桌面显卡配合桌面CPU的组成。无论是哪一种平台组成，游戏主机终究必须依靠强大的CPU和GPU完成渲染指令和逻辑指令，这样才让游戏在我们的主机硬件上实现了“运算”。而我们付出的代价不过是一点电费和散热处理，而剩下的就是要花钱买这些硬件而已。




云技术提供了全新的游戏模式
    然而，云技术和虚拟化GPU业务则让这种模式发生变化，因此云技术对游戏的影响自然就是突破本地硬件的性能屏障限制，让玩家可以运行超过自家主机硬件水平的游戏。甚至可能让一个普通的平板电脑运行一个高画质大作，只不过云技术让云端完成了游戏运算。而只是传输到了玩家设备之中，这其中自然有着一整套体系和架构才得以实现。那个时候也许玩家根本就不需要什么所谓的高性能硬件，也不用担心硬件的更新换代，更不用担心巨大的功耗和本地发热量。玩家仅仅需要一个很简单的游戏平台，就可以通过网络来获得所需要的运算。这就是云技术改变传统游戏模式的精髓所在。

    可见云技术对游戏行业影响之巨大，是任何一家游戏公司都难以预料的。而NVIDIA在云游戏和虚拟化GPU业务上也是奋斗多年，最终完成了这样一个简单的云游戏服务概念。也是正是因为如此，GRID体系和Shield TV才会形成今天的形态。而NVIDIA的未来和公司发展前景，也是建立在这套云概念的云端之路上，

    接下来，笔者也就带领各位读者一同去探寻：这条NVIDIA“通向云端之路”上都有哪些组成部分和重要细节。

Tegra处理器—引导云端之路的心脏

    2008年2月，早已敏锐洞察到了移动互联网市场的潜力的NVIDIA向业界发布了旗下一款重量级跨界产品——。Tegra仅仅是一种单片机系统设计（system-on-a-chip SoC）芯片，它集成了ARM架构处理器和NVIDIA的GeforceGPU，并内置了其它功能，产品主要面向小型设备。迄今为止Tegra已经有六代了，其中自然包括Tegra Tegra2 Tegra3 Tegra4以及Tegra K1和Tegra X1几个版本。

    很多人对Tegra并不了解，他们多少认为Tegra仅仅是一个ARM处理器和GPU的高度融合体，他们认为Tegra是NVIDIA自行针对小型移动设备使用的一种高性能芯片，很多人因此认为NVIDIA从此大规模进攻手机和平板产业。事实上这样的说法是错误的，Tegra从出生到今天，一直以来都是违背移动产品发展规则的。它一直以创造至高性能为主，而且从来不太考虑续航和综合能力。Tegra并非一个很适合移动设备想芯片，而他也并非是针对汽车工程而单独设计的东西。从一开始，Tegra产品就是定位于高性能服务。它也是NVIDIA云端游戏业务和汽车视觉运算工程起步点。也是唯一根基。



Project Shield携手Tegra4开创了最初的远程游戏概念
Tegra4—Project Shield开创云游戏基本概念

    Project Shield并非一款评价很高的产品，这款普普通通的带风扇安卓掌机让很多人吐槽Tegra4芯片在28nm HPL工艺下高发热量的缺陷，以及连手机都不好进入的弱项。至今蒙受各种吐槽和无脑黑，但消费者们显然没有注意到这款设备的意义，因为它是首个让NVIDIA把PC主机和各种移动设备同PC连接成云的重要项目，它是千里之遥的第一步。它以一个流媒体传输以5.0GHZ WiFi的简易本地传输模式，给玩家塑造了第一个移动平台远程玩PC游戏的可能，Project Shield扮演了衔接移动端个人节点以及PC处理端的重要角色。这就是它最重大的意义。

    我们已经见识了Project Shield即将为我们的游戏环境带来的各种转变。在NVIDIA规划的以PC以及其他移动互联设备为构成的家庭云体系中，Project Shield扮演了衔接移动端个人节点以及PC处理端，让各种移动设备同PC连接成云的重要作用。因此，Project Shield正如其名，他只是个“Project”而不是一个“Production”。它仅仅是通过PC串流实现了云游戏基本概念的初显形态。




Tegra K1创造了第一款游戏平板电脑
Tegra K1—Shield Tablet开创云游戏机性能之根基

    Shield Tablet是NVIDIA 2014年发布了新款平板电脑，Shield Tablet集成了Project Shield的流媒体传输功能，不仅可以通过蓝牙手柄通过玩家的PC玩桌面游戏，还可以运行强大的本地游戏。这也是因为Tegra K1强于Tegra4的庞大性能，足以让它运行传统SoC处理器无法运行的高画质游戏。    

    Shield Tablet更像是一个实际能力的展现，它不仅可以提供玩家运行本地安卓游戏的能力，还可以提供玩家在平板上用手柄PC游戏的功能。它强于同期其他产品的本地性能，配合PC串流的远程桌面游戏体验，让它成为了一个货真价实的游戏平板。

    Tegra K1集成了开普勒架构GPU，切实的让Shield Tablet具备了无所不能的游戏性能。虽然它没有进入手机。却在平板电脑上成为了性能佼佼者，即使是今天14nm新工艺的其他SoC也没有能击败它。它虽然不是完美的SoC处理器，但无可置疑却是最适合安卓游戏平台的唯一游戏芯片。

    Tegra K1和Tegra4，分别在两款不同的Shiled设备中向我们展示了NVIDIA云端游戏技术的初步概念，他们分别具备强大的本地性能，以及具备远程游戏传输的能力。这样的新概念游戏设备给了我们不在计算机上玩PC游戏的可能性，这也是普通游戏掌机和游戏机无法带给我们的体验。而建立这样一个云架构的游戏系统，没有强大的网络和强大的处理器是绝对做不到的。因此Tegra作为处理器，更起到了核心之作用。因此在整个云游戏服务之中，它都是重中之重。

    尽管GRID在数年之前就被NVIDIA认为是未来最具发展潜力的业务，但GRID一直以来都没有与游戏玩家真正见面。而我们Shield TV发布之前，也许很多人根本不知道GRID是个什么东西。大家虽然天天听说过云游戏和云技术概念，知道了云的概念。但却不知道云端的平台究竟是什么。而NVIDIA GRID就是这样一个足以支撑云端游戏平台的庞大集群体。

    很早以前半导体芯片产业就已经对该行业的发展做出了定义，那就是半导体就是不断提高工艺和性能，不断改进架构的存在。这样才能不断进化，不断升级，没有真正的完美，只有更完美。而半导体都是工作在自己设备中的个体产品，随着时代所淘汰。随着架构更新而隐退。而游戏公司都知道玩游戏必须建立在强大的芯片和硬件平台上。没有强大的GPU图形处理器，如何让玩家运行游戏呢？所以我们的游戏机和PC机都在不断更换强大的GPU——但是，地球上并没有任何人会想到：我们为什么不能把这样的高性能GPU芯片汇聚集群，化成一个强大的超算运算体系。而不是把每个GPU芯片塞入每个玩家的游戏机之中。



无论传统游戏机的心脏多么强大—它也只是脆弱的个体 撑不住整个游戏市场
虚拟化GPU业务—虚拟化技术的革命性举动

    为什么我们不能把强大的高性能GPU也融聚一体呢？NVIDIA带着这样的问题去研发出了GRID，这款几乎唯一性质的虚拟化GPU业务可以说是游戏业内首个能针对游戏使用的云端服务。一款针对网络的GPU加速业务，让GPU图形处理器像CPU那样走入虚拟化业务。

    GRID中虚拟化GPU玩家可以在云端共享强大的GPU集群性能，从而让远程数据中心感觉就像在隔壁一样。它让多名用户能够利用 GPU 同时体验图形密集型桌面、应用和游戏。 如此一来，便成就了最初的云游戏业务模式。

GIRD—支撑云游戏的钢铁骨架

    虚拟化GPU让GRID能够提供玩家共享GPU的强大能力，通过网络玩家可以在云端使用强大GPU，而并非在本地的计算机上使用本地硬件。不仅可以消除本地游戏的硬件需求，还可以让本地工作的硬件不会满载发热，甚至不需要消耗电费。仅仅需要建立在一定高速带宽的网络之上。GRID也因此可以让任何等级设备的玩家，几乎都尅运行高画质大作。甚至可以提供1080P 60帧的完美游戏体验，无论玩家是什么硬件水平。




GRID让强大的GeForce GPU组成一个集群
    虽然GRID云游戏平台本质上与索尼的PlayStation Now类似，让用户可通过NVIDIA的Android硬件，通过在线流媒体技术运行PC游戏，突破了平台和硬件性能的限制。而GRID目前云端仅有40-50款大作可以提供体验，还在试验阶段。但GRID更灵活的收费价格，以及它具备完美桌面PC游戏原生画质的1080P体验，将可能是索尼PlayStation Now所百款主机游戏都无法提供的。

    正是因为GRID云端平台的强大性能，才让GRID云游戏可以提供玩家体验1080P 60帧的桌面PC游戏原生画质的能力，这其中也是因为GRID是由每个强大个体GPU组成的大规模集群体。这样庞大的“游戏超算”则可以轻松为玩家提供绝对满足性能的游戏体验。为NVIDIA云端之路提供了坚实后盾和强力支撑。正如一幅钢铁般的骨架一样，支撑着这个云端业务的根基。

Shield TV—首款真正意义的云游戏机

    经历过Tegra K1和Tegra4的两代游戏设备后，NVIDIA于2015年推出了首款云游戏主机—Shield TV。这款至高性能的游戏设备真正的与GRID融合，切实的为玩家提供强大的云端游戏服务。Shield TV不仅仅是一款游戏机，它还是一款综合能力强大的Android TV机顶盒，其中也包括谷歌4K视频服务，以及其他云端资源服务。作为一个类似机顶盒和游戏机的设备，它所具备的的本地性能和云端性能都无疑是最强大的。



Shield TV丰富的接口和书本般的体型帮助它丢弃一切“脂肪”
4K解码：2160P 10bit 60Hz尤为重要

    Tegra X1处理器集成了特有的10bit 60Hz 2160P分辨率下的H.265编码解码功能，在这款Android TV设备上起到了巨大作用。在云端游戏服务和视频服务中，强大的解码能力是至关重要的。游戏数据和视频传输仅仅是通过HDMI接口和以太网接口。因此NVIDIA也从原本的本地PC串流演进到了GRID云端串流。尤其是在云端运行1080P 60帧的游戏，没有顺畅的网络和强大的解码功能是无法做到低延迟的体验游戏。因此Tegra X1提供了Shield TV强大的解码功能足以担任这项云游戏工作，这也是为什么Tegra K1和Tegra4无法担任Shield TV核心的原因。

720P本地游戏体验—恰到好处的负重

    Shield TV不仅仅全部的功能都是来自云端的，虽然所谓的云游戏机应当具备完善的云端游戏体验。只要通过网络传输就可以了。但Shield TV仍旧需要强大的心脏和适度的肉体。这就是合理的脂肪负重，Tegra X1提供的性能让Shield TV可以在本地安卓系统之中运行大量720P删减画质的安卓游戏，其中自然包括不少PC游戏中画质较弱的游戏类型。

    而Tegra X1超越Xbox 360以及PS3的性能也让它们运行较低分辨率单机大作成为可能，就如同曾经的上一代游戏主机。即使没有云端资源和网络的支持，Shield TV在也具备强大的本地功能，不会成为无网络的废物。而这丝毫没有提高它的重量和散热面积，因此Shield TV仍旧可以维持苗条的体型和最低的功耗摄取。这可以称之为—恰到好处的本地性能。




Tegra X1为Shield TV提供了最强大的“心脏”
    正是因为GRID和Tegra X1的双重支持，让强大的心脏和强力的骨架足以支撑Shield TV较为脆弱的肉体，如此以来这款体积轻薄，功耗只有20w。同时却具备强大的本地性能和庞大的云端虚拟GPU支持的云游戏机诞生了。它的设计思路不同于我们以往的游戏机，它是一款真正的云概念游戏机。因为它轻薄自如，丢弃了一些不该有的“脂肪”才让自己具备“飞升”的可能。这也得有益于GRID和Tegra X1的支持，没有这两样东西，Shield TV也不可能存活。而携带了过多“脂肪”的游戏主机，也根本不算是“云游戏机”。

    因此，Shield TV也确实当之无愧是目前全球首款—云游戏机。

云端之路—开创云游戏的新时代

    经过了全文笔者对“云端之路”这条云游戏之路的整体阐述，并且详细介绍了NVIDIA这条道路上的多个重要组成部分。各位硬件爱好者是不是对NVIDIA 云游戏业务和发展历程有所了解了呢？

    NVIDIA最初开启云技术概念早在数年之前就开始了，而一直持续到今天GRID才逐渐形成规模。而第一个云游戏机Shield TV才携手Tegra X1一同诞生。这样历经了漫长的发展过程，NVIDIA之所以对这项业务投入如此之大，并持有高度自信，也是因为GRID和云游戏业务这种开创性高的新服务，比卖硬件赚钱更能够对业界产生充分震动的。

    如果GRID能够成功，那么不仅可以开创一种全新的云计算应用模式，即直接从云端完成的实时游戏图形渲染的“云游戏”模式，这也就一改本地游戏的一切束缚。彻底击溃一切硬件屏障和限制。让崭新的业务和商机流入其中。不仅可以带来巨大利润和服务模式，还可以彻底在这个全新概念的市场中占据统领地位，正如NVIDIA已经成为视觉运算之领袖一样。它们或许还在尝试成为“云游戏服务的领袖”。



云技术让传统游戏机做不到的事情—成为可能
GRID与云游戏服务—富有野心的飞升之途

    透过Shield TV以及虚拟化GPU业务，也包括NVIDIA未来将要提供的云游戏业务，都充分表明NVIDIA这样积极扩展业务的野心，逐渐从显卡行业挣脱而出。伸向了游戏开发和游戏机行业，而NVIDIA的GRID并不是孤军奋战，它不仅有着最强的GPU图形处理器组成，它的背后是一个衔接了掌机/移动智能平台、传统PC硬件、通用计算体系以及软件体系的巨大网络。NVIDIA可以通过自身的GPU产品线、通用计算产品线以及SoC芯片来打造一套完全属于自己的生态系统。这套新的生态系统不仅完全处在NVIDIA的掌控中，同时还可以通过各种产品线同步进步和发展来彼此促进。这样一举多得的产物，正是NVIDIA倾注全力的飞升之路。




NVIDIA每一代新产品—都在慢慢的改变这个世界
云端之路—让游戏机脱胎换骨的道路

    正如上文所述，NVIDIA选择了一个条常人所不能触及的道路，他们选择了突破常规限制的方式。利用互联网高度的链接能力，让自己优秀血统的GPU架构融聚为一个类似超算的整体。一个属于游戏的超级计算机，一个为游戏玩家定制的虚拟GPU业务。一条力图脱胎飞升，肉身成圣的隐秘之路。

    虽然我们还不能说NVIDIA就一定能成功贯彻这条道路，但试想一下。一旦NVIDIA完成了这样一个GRID云平台体系，那么将可能会成为全球最大的云端游戏平台发起者。随着先进技术和新时代的到来，更有竞争力的经营模式陆续出现，那些老旧而传统的在本地游戏机怎么可能不跟着改变呢？是的，它们肯定改变。唯一不同的是NVIDIA作为先行者将会占据最大的主动权，NVIDIA这样一个“危险举动”恐怕也不得不让微软和索尼这两大主机厂商感到“战栗”。




全新云游戏机理念—彻底击碎传统游戏机无法逾越的障壁
    脱去凡胎—更换仙骨—神话之中凡人成仙的第一步，目的便是拥有强大的心灵和精神力量的心。褪去平凡的肉体，最大程度减少“负担”的拖累，以最轻薄的肉体。力求更换仙骨一样强韧的支撑物弥补肉体的不足，这就是传说中，一个凡人修仙的过程。

    而今天我们本文讲述的核心并非是凡人修仙的过程，我们讲述的仅仅是一个游戏机和游戏业务的演变，正如凡人修仙一样，最强大的精神之心—Tegra X1，最轻薄且无任何负担的精华肉体—Shield TV，以及钢铁般强韧的仙人之骨—GRID用于支撑。如此的，才形成了NVIDIA今天这一整套完整的云游戏业务。

    这就是NVIDIA属于自己的“云端之路”：一条让传统游戏业务蜕去凡体，脱胎换骨并飞升进化的升腾之路。