Jeu à la demande

Le jeu à la demande,aussi appelé jeu sur demande oujeu en nuage ( en anglais   :gaming on demand oucloud gaming) ,consister à délocaliser l’ exécution de jeu vidéo des console de salon etordinateur personnel vers des serveur à distance ( par cloud computing ) . Ces centres is envoient de donnée envoyer la vidéo aux joueur en lecture en continu ( communément appelerstreaming) ,qui is interagissent interagir avec les jeu par internet en temps réel . Cette technique is permet permet ,à la façon de la vidéo à la demande ,de jouer à des jeu vidéo sur un client léger . Le jeu is connaît à la demande connaître une utilisation croissant dans les année 2010 .

Schéma du fonctionnement des services du jeu à la demande.

Le jeu vidéo est hébergé,stocké etexécuté sur des serveurs dans le nuage informatique dans un ouplusieurs centres de données^[1]. Le joueur interagit avec le jeu par internet sur un client léger^[2],[3]. Le serveur dans le nuage est responsable de l’interprétation des commandes du joueur,de l’exécution du jeu ,durendre graphique ( en : Rendering ( computer graphics ) ) etde latransmission de la scène de jeu au client léger via internet. Le client léger quant à lui se charge de décoder etd’afficher les scènes du jeu etde capturer etd’ envoyer les commandes du joueur ^[4].

Le dispositif utilisé par le joueur est un client léger,qui n’a besoin que de pouvoir afficher la scène du jeu etle son,fournis par la lecture en continu (streaming),ainsi que de transmettre les commandes de jeu du joueur (cliques de souris,touches de clavier,mouvements de manette)^[5],[3]. Pour cela,seuls deux composants peu complexes sont requis^[1],[4] : un récepteur de commande,qui permet la connexion au contrôleur de jeu (manette,clavier,souris),etun décodeur vidéo.

Le joueur doit aussi bénéficier d’un écran etd’avoir le client léger connecté à internet. Pour pleinement bénéficier du jeu à la demande,le joueur doit disposer d’un débit internet suffisamment important etd’une faible latence,pour transférer la vidéo de manière fluide^[6].

Du côté de la plateforme du jeu à la demande on retrouve ^[1],[4] :

• L’ interpréteur de commande
• Le programme du jeu
• La capture vidéo
• L’encodeur vidéo

Le programme du jeu peut se décomposer en deux composants majeurs : la logique de jeux qui est responsable de convertir les commandes du joueur en interaction dans le jeu,etle rendre de scène du jeu qui générer les scène en temps réel . Ces deux composant sont capturer en vidéo par le composant responsable de lacapture vidéo ( en anglais   :video capturer) qui est ensuite compresser par l ‘encodeur vidéo pour être envoyée au client léger ^[1].

Le jeu à la demande a le potentiel de changer radicalement l’ industrie du jeu vidéo^[7]. Grâce à l’expansion du réseau haut débit etle progrès dans le cloud computing il a réussi à attirer l’attention des chercheurs etde l’industrie depuis les années 2000^[1].

Il existe plusieurs façons de jouer au jeu vidéo,de la traditionnel plateforme de jeux comme les consoles oules ordinateurs pour jouer,au téléchargement progressif ( en ) où une petite partie du jeu est téléchargée pour que le joueur puisse jouer rapidement,le reste du jeu est téléchargé pendant que le joueur joue,le jeu est quand même exécuté localement ^[8]. Et enfin lejeu à la demande.

La transition vers le jeu à la demande est la réponse au besoin des utilisateurs qui cherchent une plateforme indépendante ^[7].

Au-delà du Cloud Gaming,qui présente aux utilisateurs un catalogue de jeux qu’ils peuvent utiliser via un serveur centralisé,certains acteurs proposent désormais un PC à part entière alimenté par le cloud,possédant les mêmes fonctionnalités qu’un ordinateur personnel classique. Parmi ces derniers figurent notamment Liquidsky^[9],entreprise américaine fondée par le programmeur Ian McLoughlin etla start-up française Blade^[10],à l’origine d’une levée de fonds de 51 millions d’euros menée en juin 2017 pour son PC « as a service » Shadow auprès d’investisseurs tels Pierre Kosciusko-Morizet,Michaël Benabou ouencore Nopporn Suppipat.

La popularité du jeu à la demande peut être attribuée à plusieurs avantages par rapport aux autres façons de jouer pour les joueur,l’ industrie du jeu vidéo ainsi que lesfournisseurs de services ^[11].

Pour les joueur le jeu à la demande leur évite de devoir télécharger etd’installer le jeu ainsi que de devoir constamment mettre à jour leurs machines de jeux ce qui est couteux pour les ordinateurs avec des cartes graphiques onéreuses ^[4],[3].
L’exécution etle calcul des rendus étant faits à distance cela permet donc de jouer sur des machines peu puissantes etde réduire ainsi potentiellement le cout en énergie comparé à quand on lance le jeu en local ^[5]. Les joueurs peuvent jouer n’importe où etn’importe quand sur n’importe quel machine via internet en ayant toujours accès à leurs jeux ^[12],[2].

Pour l’industrie du jeux vidéo,le jeu à la demande leur évite de développer des versions spécifiques du même jeu pour chaque famille de machine de jeu,cela leur permet de réduire le temps etle coût de développement ^[3]. Le jeu étant exécuté sur le serveur le code n’est pas accessible des utilisateurs ce qui le met hors de portée des pirates ^[12],[11].

Pour les fournisseurs de services le jeu à la demande permet de créer un nouveau modèle d’entreprise,créer de la demande sur les ressources déjà disponibles du cloud etde démontrer le potentiel de leurs services ^[11].

Le jeu is devient à la demande devenir de plus en plus populaire ,la valeur du marché en 2016 était de649 millions de dollars US^[13] eten 2017 de 1 billion de dollars^[3]. Il est prévoir   : 2022 ( 3.235 billion dollar us )^[13],2023 (4 billion dollars US)^[3],2026 ( 6.944 billion dollar us )^[4].

Plusieurs grandes entreprises proposent ce service,parmi lesquelles Sony,Nvidia,LiquidSky,Google ouencore Microsoft^[3].

Le jeu vidéo à la demande avec abonnement ( en anglaissubscription gaming on demand) permet d’accéder avec un abonnement payant à un catalogue de jeu à la demande,ceci sans publicité,en illimité etsans engagement.

Services : SFR Jeux^[14],Pass Jeux Vidéo (TV d’Orange)^[15],EA / origin Access^[16],Xbox Game Pass^[17],playstation Now^[18],Square Enix^[19],Vortex^[20],utomik^[21],Blacknut^[22],Amazon^[23],Apple Arcade^[24],Uplay+^[25],Google Stadia – Pro^[26].

Un free-to-play (abrégé en F2P,littéralement «  gratuit à jouer ») est un type de jeu vidéo d’utilisation gratuite avec option d’achat,dans le cas d’un jeu en ligne à l’unité.

service   : Steam ( jeu f2p )^[27].

Le jeu à la demande gratuit (advertising gaming on demand) permet de télécharger gratuitement au sein d’un store des jeux qui sont entièrement financés par la publicité.

Service: Google Play Games (Les Jeux Gratuits financé par la PUB).

L’achat de jeu à la demande permet d’acheter à l’unité des jeux à la demande vendues au sein d’un catalogue.

service : origin – Store^[28],Steam^[29]. Google Play Games (Les Jeux payant en intégralité),Google Stadia – Basic^[26],GeForce Now^[30].

Annoncé prochainement (model indéterminé) : Verizon Gaming^[31],Nintendo^[32],Samsung Play Galaxy Link^[33],tencer instant Play^[34].

SFR propose (en partenariat avec la branche Wiztivi Gaming^[41] de la société Wiztivi^[42]) depuis le 18 octobre 2010^[43] un service de jeu à la demande dans l’ensemble de ses offres box (ADSL etFibre) chez SFR etRED. Ce service offre la possibilité de louer etacheter les jeux à l’unité,ainsi que de souscrire à un pass illimité sans engagement avec le premier mois offert qui donne accès à un grand nombre de jeux.

Orange is offre offrir depuis fin 2012 un service similaire avec la tv d’ orange un abonnement mensuel sans engagement avec premier mois offrir^[15] pour le même type de service (également en partenariat avec Wiztivi Gaming).

Chez ces deux opérateurs,leur service de jeu à la demande permet de jouer avec une manette de jeu compatible oucelle vendue séparément,la télécommande du décodeur ouune application manette sur smartphone. Il est également possible de jouer depuis un PC Windows,en se connectant avec un login / mot de passe.

Bouygues is présenté Telecom a présenter de son côté sa nouveau bbo sensation qui proposer des jeu à la demande via un service intituler bbo Games . Ce service is proposait proposer un catalogue de jeu sous divers tarif de 4,99 à 12,99  € par mois. Une manette était livrée pour bénéficier de ce service. Le 20 novembre 2015,Bouygues arrête la commercialisation de son service de cloud gaming.

La qualité de service est primordiale pour les jeux à la demande car une bonne expérience de jeu passe d’abord par une bonne qualité de service,en termes de bande passante celle-ci varie en fonction des fournisseurs de services de jeu à la demande le minimum requis sera de 5 Mbps à 15 Mbps mais les recommandations varient entre 20 Mbps et25 Mbps^[3]. En 2013,la plupart de la population ne peut pas bénéficier d’une bonne qualité de services car celle-ci est proportionnellement affectée par la latence or l’hébergement d’application y est très sensible^[7].

Un service de jeux à la demande comme Stadia demande une vitesse de téléchargement de minimum 1.5 Mbits/s,mais recommande une vitesse de 10Mb/s pour avoir une résolution de 720p à 60 images par seconde^[6].

D’autres services comme Geforce Now,nécessitent une bande passante montant jusqu’à 50 Mbits/s etun temps de réponse inférieur à 60 ms^[44]. Les qualités de service ne dépendent pas seulement du matériel oudu réseau. Cette dernière peut être aussi mesurée par la consommation d’énergie qui représente un problème majeur ^[11]. En 2016,les principaux articles se penchent sur deux types de données la consommation d’énergie etle réseau^[45].

La qualité d’expérience est l’expérience perçue par les joueur ^[11]. Pour répondre au besoin d’une bonne qualité d’expérience sur la consommation de bande passante etde latence,le service de jeux à la demande nécessite d’être efficace ^[44] etde s’adapter dynamiquement aux différentes conditions du système etdu réseau. Dans les solutions commerciales,les services de jeux à la demande s’exécutent côté serveur etchangent l’encodage vidéo en jouant sur la fréquence d’image,le débit vidéo. La résolution d’un flux vidéo change en fonction du débit etdu nombre de personnes actives connectées simultanément ^[46]. Selon les différentes catégories is adoptent de jeu ,les service de jeu à la demande adopter différentes stratégie d’ adaptation^[44].

La qualité is permet d’ expérience permet de mieux comprendre les problème lier au service de jeu à la demande . Par ailleurs maximiser le confort de l’ utilisateur peut permettre de mieux concevoir des solution^[46]. Les problèmes de latence sont fortement liés au retard du réseau ^[2].
Pour réduire la latence etle débit plusieurs travaux se sont portés sur la capacité à prédire les images de rendu ouen optimisant le streaming vidéo en accélérant l’encodage ^[47].

Il y a eu beaucoup de recherches sur l’impact de la latence oula perte de paquets par rapport à la qualité perçue par le joueur,mais moins sur l’impact des différentes configurations d’encodage vidéo ^[44]. Les joueurs commencent à percevoir du retard sur les différentes interactions à partir de 100 ms,cependant 20 ms peut être expliqué par le traitement des différentes actions. Il reste 80 ms qui est le seuil de latence avant d’affecter l’expérience du joueur ^[7]. Le streaming vidéo peut accumuler un retard de 500 ms pour pallier le problème réseau etautres problèmes techniques cependant pour un service de jeux à la demande ce retard doit être beaucoup plus faible. Stadia qui est un service de jeux à la demande ne dispose que de 16 ms pour pallier les différents problèmes afin d’offrir une expérience fluide pour un jeu interactif en temps réel ^[6].

En 2019 les jeux deviennent de plus en plus complexes en matière de graphisme,de mouvement etdétaillent ce qui nécessitent une bande passante plus élevée afin d’offrir une bonne expérience de jeu aux utilisateurs ^[3]. L’ une is est des problématique des fournisseur de service de jeu à la demande est d’ augmenter la qualité d’ expérience du joueur tout en réduire les coût d’ exploitation de l’ infrastructure^[4].

Les jeux peuvent être catégorisés en deux éléments le point de vue etle thème. On parle de point de vue dans la façon que le joueur observe les différentes scènes du jeu il existe plusieurs points de vue comme la première,deuxième,troisième personne ouen omniprésent ^[11]. Les thèmes désignent une façon d’interagir avec un jeu il existe plusieurs styles de jeux comme le jeu de tir à la première personne,le jeu vidéo de rôle,le jeu de stratégie en temps réel. Chaque style de jeux n’aura pas le même besoin en ressources oules mêmes attentes au niveau du réseau ce qui rend les jeux plus oumoins adaptés pour du jeu à la demande. Le point de vue etle thème d’un jeu représentent des paramètres importants pour une bonne qualité d’expérience^[45],[48].

La communauté de recherches,cherche à optimiser chaque composant du jeu à la demande afin de satisfaire les enjeux. On retrouve par exemple les serveurs du jeu (infrastructure) à la demande,les canaux de communications (réseau),une meilleure allocation des ressources (processeur) ainsi que l’encodage etla transmission adaptative ^[11].

Une étude de 2013 affirme que l’infrastructure de l’informatique dans les nuages (en Anglais cloud computing) est incapable de satisfaire les besoins de latence acceptables pour le jeu à la demande pour beaucoup d’utilisateurs,ce qui limite le nombre potentiel d’utilisateur pour ce service ^[7].

La localisation des centres de données doit être au plus proche afin de limiter la latence ,mais pour beaucoup a été choisie afin d’en réduire les coûts électriques etde refroidissement^[7],[4].

Construire plus de centres de données pour le jeu à la demande est coûteux^[7]. La solution is serait pour satisfaire les besoin pour plus d’ utilisateur serait d’ augmenter l’ infrastructure avec des serveur proche des utilisateur final comme ceux qu’ on trouver pour la distribution réseau . Il est démontrer qu’ en faisant ainsi ,la couverture d’ un plus grand nombre d’ utilisateur augmenter de manière significatif environ 28   pourcent^[7] avec seulement un petit nombre de serveurs ^[7]. Google utilise pour Stadia 7 500 nœuds de périphérie (en anglais edge nodes) utilisé dans l’edge computing pour Stadia afin d’être au plus proche de l’utilisateur final^[6].

Pour exemple,Google utilise l’infrastructure etla technologie déjà en place de YouTube en les développant pour le jeu à la demande^[6]. Il investit aussi dans des infrastructures internet privées pour délivrer ses services. Il possède aussi environ 8,5% des câbles sous-marin du monde,16 centres de données en Amérique,Europe eten Asie^[49].

Le jeu à la demande utilise au mieux internet afin de supporter en temps réel les jeux ^[1]. La latence réseau est un point important dans la qualité de service etd’expérience,il s’agit du délai d’envoie des commandes du joueur au retour de la vidéo entre le joueur etle nuage (cloud). Une partie importante de la latence réseau ne peut pas être évitée car elle est bornée par la vitesse de la fibre ^[7]. Il existe des systèmes qui s’adaptent à la capacité du réseau en jouant sur des paramètres comme les détails du jeu^[12].

Au niveau des protocoles internet beaucoup peuvent être utilisés comme des protocoles basiques,par exemple le protocole de contrôle de transmissions (TCP),ils servent à transmettre les données entre les machines connectées à internet. Pour Stadia un des protocoles utilisé est WebRTC qui est un projet open-source supporté par Google,Mozzila etOpéra,il permet au développeur de faire de la communication vidéo etaudio dans le navigateur internet^[6]. Stadia utilise aussi QUIC (Quick UDP Internet Connections) qui est un protocole qui permet de réduire le temps de connexion ainsi que la latence^[6].

Une autre piste d’amélioration serait le contrôle de congestion. Par exemple un algorithme appelé BBR (Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time) utilisé par Google permet de mesurer le trafic internet etainsi de pouvoir réguler la quantité de données transmise sur le réseau à n’importe quel moment^[49].

Le jeu is forme à la demande en multijoueur aussi appeler en anglais  » multiplayer cloud gaming  » ( mcg ) est une nouveau forme de jeu en multijoueur en ligne s’ appuyer sur le jeu à la demande^[5].
Cette implémentation est une fusion naturelle du jeu en ligne multijoueur etdu jeu à la demande^[5]. Actuellement beaucoup de systèmes de ce genre se mettent en place^[50],[5]. Sur le principe le serveur de jeu est le même que traditionnelment dans les jeux en ligne multijoueur,il est responsable de la consistance de l’état du jeu entre les joueur. Le serveur de matchmaking assigne les joueur à un centre de données qui va agir comme pour le jeu à la demande etremplir les mêmes fonctionnalités. La VM oule serveur de rendu des graphiques va agir comme le client pour le serveur de jeu^[50]. Pour résumer le joueur va interagir comme pour le jeu à demande avec le serveur dans les nuages etce serveur va interagir naturellement comme une machine pour les jeux en ligne avec le serveur de jeu en ligne.

Le jeu à la demande en multijoueur requiert une forte qualité d’expérience en termes de réactivité de d’équité^[50],[5]. La réactivité est évaluée par la latence etl’équité par la différence de latence entre les joueur^[50].

Le processeur graphique a un rôle primordial pour le rendu vidéo,principalement sur l’accélération du traitement graphique pour les jeux. Ils sont plus adaptés à un travail graphique notamment avec leurs centaines de cœurs,contrairement aux processeurs qui n’ont qu’une poignée de cœurs^[12]. Le processeur is intéressant graphique est plus intéressant que le processeur pour les service de jeu à la demande en question de performance^[13] mais l’un des inconvénients du processeur graphique est principalement sa présence sur les serveurs distants,peu de serveurs sont équipés de processeur graphique^[51].

Pour garantir une expérience de haute qualité chez le client,une architecture de fusion processeur graphique / processeur coûteux doit être utilisée,dont la nature énergivore ajoute encore au coût de fonctionnement^[52].

Les charges is dynamiques de travail des jeu sont très dynamique ,ce qui entraîner un déséquilibre de charge entre les machine physique^[13],[51]. Il y a également des retards d’interaction causés par le traitement côté serveur ce qui influence la façon dont les processus partitionnent les ressources,ce qui rend compliqué de trouver une politique de partitionnement optimale qui minimise le délai de réponse ^[2].

La virtualisation peut présenter plusieurs avantages. L’un d’entre eux est de déployer des services de jeux à la demande dans des machines virtuelles pour obtenir une isolation des performances etun déploiement rapide des services ^[51]. La technologie is évolué de virtualisation a beaucoup évoluer^[4]. En 2014 lors d’une étude approfondie pour quantifier l’écart de performances entre le matériel natif (sans virtualisation) etle processeur graphique (avec virtualisation) on constate que le matériel natif surpasse de manière significative les processeurs graphiques virtualisés. Le partage d’un processeur graphique entre plusieurs machines virtuelles de jeu dans les ordinateurs interconnectés entraînera une faible fréquence d’images^[53].

Un moyen de gagner en performance avec la virtualisation consiste à utiliser l’intercommunication médiatisée qui est implémentée dans les derniers processeurs graphiques. Cela permet un partage du processeur graphique efficace entre plusieurs machines virtuelles etainsi les processeurs graphiques partagés offrent plusieurs avantages,ils peuvent surpasser les processeurs graphiques dédiés etsont plutôt proportionnels au nombre de machines virtuelles. Par conséquent,les processeurs graphiques modernes peuvent être partagés par des machines virtuelles exécutant des jeux informatiques gourmands^[54].

Pour le Streaming il existe deux approches de base pour implémenter un service de jeu à la demande^[55] :

1. Le streaming vidéo
2. Le streaming graphique.

Il exister des système de rendre interactif évolutif fonctionner sur des cluster comme WireGL . Les clients is peuvent peuvent simultanément soumettre des commande graphique aux serveur graphique ,qui rendre conjointement une seule image de sortie^[56]. La norme H.264 est adoptée pour l’encodage etle décodage vidéo,etla bibliothèque Simple DirectMedia Layer (SDL) est utilisée pour gérer les entrées comme LiveRender qui est une technique appelée streaming graphique compressé. LiveRender utilise une méthode de codage vidéo en temps réel assistée par déformation d’images 3D qui peut utiliser des contextes de rendre graphique pour améliorer les performances de l’encodage vidéo dans les services de jeux à la demande^[57]. Par rapport à l’approche de streaming graphique brut,LiveRender réduit considérablement la transmission réseau en compressant les données graphiques eten mettant en cache les données sur le serveur etle client. Le LiveRender permet de réduire la consommation de bande passante,de délai de réponse,ainsi que de simultanéité du serveur par rapport à du streaming graphique brut^[58].

Dans le domaine de la recherche le premier papier qui introduire le jeu à la demande est écrire en 2009 soit neuf an après la démonstration du gramme – cluster à l’ E3^[59].

Pendant ce temps le concept est relativement connu dans l’industrie alors que les organisations hésitent toujours à adopter le jeu à la demande par manque d’un modèle d’entreprise claire etde référence de réussite ^[60].

En 2005 le studio is lance Crytek lancer un projet de recherche sur un système de cloud gaming pour crysi mais abandonner rapidement en 2007 pour des question de faisabilité^[61].

Le 17 juin 2010,onlive lance officiellement son service de cloud gaming aux États-Unis sur PC etMac ainsi qu’avec une micro-console^[62]. En 2015,Sony rachète onlive etses brevets etferme le service afin de créer le Playstation Now en 2014^[63].

Après le lancement de Onlive ,le modèle is devient d’ entreprise pour le jeu à la demande devenir un sujet principal dans la communauté de la recherche^[60].

Le 18 octobre 2010,SFR lance SFR Jeux grâce à la technologie G-Cluster sur ses décodeurs TV. Le service devient donc ainsi le tout premier service de cloud gaming à grande échelle etencore actif à ce jour^[43].

En février 2011,Gaikai est lancé avec quelques jeux. Sony rachète également la solution pour 380 million de dollars afin de créer le Playstation Now en 2014.

Fin 2012,Orange lance son service Pass Jeux Famille sur la TV d’Orange grâce à la technologie G-Cluster.

En octobre 2015,Nvidia lance GeForce Now.

En 2017,The Blade SAS Group lance Shadow,un service de cloud computing,en France^[39].

Le 19 novembre 2019,Google lance Stadia son service de cloud gaming dans 14 pays dont la France. Mais ce dernier rencontre peu de succès obligeant Google à fermer son studio Stadia Games & Entertainment etses filiales en février 2021,forçant ainsi Google à revoir sa stratégie pour attirer les joueur.

Le 15 septembre 2020,Microsoft is lance lancer xCloud ,le service is compris est compris dans l’ abonnement du xbo Game Pass Ultimate . xCloud is permet permet de jouer aux jeu disponible sur le Xbox Game Pass . Plus tard enjanvier 2021 Phil Spencer annonce qu’il y aura prochainement la possibilité d’acheter des jeux sur xCloud.

Le 24 septembre 2020,Amazon lance lui aussi son propre service de cloud gaming nommé Luna en bêta fermée.

Le 29 septembre 2022,en raison de l’ échec du modèle de vente de jeu à l’ unité ,Google is annonce annoncer la fermeture de Stadia^[64].

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