Lejeu à la demande, aussi appeléjeu sur demande oujeu en nuage (enanglais :gaming on demand oucloud gaming), consiste à délocaliser l'exécution dejeux vidéos desconsoles de salon etordinateurs personnels vers desserveurs à distance (parcloud computing). Cescentres de données envoient la vidéo aux joueurs enlecture en continu (communément appeléestreaming), qui interagissent avec les jeux par Internet en temps réel. Cette technique permet, à la façon de lavidéo à la demande, de jouer à desjeux vidéo sur unclient léger. Le jeu à la demande connaît une utilisation croissante dans les années 2010.
Lejeu vidéo est hébergé, stocké et exécuté sur des serveurs dans lenuage informatique dans un ou plusieurscentres de données[1]. Le joueur interagit avec le jeu par internet sur unclient léger[2],[3]. Le serveur dans le nuage est responsable de l’interprétation des commandes du joueur, de l’exécution du jeu, durendu graphique (en:Rendering (computer graphics)) et de latransmission de la scène de jeu au client léger via internet. Le client léger quant à lui se charge dedécoder etd'afficher les scènes du jeu et de capturer etd'envoyer les commandes du joueur[4].
Le dispositif utilisé par le joueur est unclient léger, qui n'a besoin que de pouvoir afficher la scène du jeu et le son, fournis par lalecture 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 aucontrôleur de jeu (manette, clavier, souris), et un décodeur vidéo.
Le joueur doit aussi bénéficier d'un écran et d'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 et d'une faiblelatence, pour transférer la vidéo de manière fluide[6].
Du côté de la plateforme du jeu à la demande on retrouve[1],[4] :
Leprogramme du jeu peut se décomposer en deux composants majeurs : lalogique de jeux qui est responsable de convertir les commandes du joueur en interaction dans le jeu, et lerendu de scène du jeu qui génère les scènes en temps réel. Ces deux composants sont capturés en vidéo par le composant responsable de lacapture vidéo (en anglais :video capturer) qui est ensuite compressée 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 et le progrès dans lecloud computing il a réussi à attirer l'attention des chercheurs et de l'industrie depuis les années 2000[1].
Il existe plusieurs façons de jouer au jeu vidéo, de latraditionnelle plateforme de jeux comme les consoles ou les ordinateurs pour jouer, autéléchargement 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 et la start-up française Blade[10], à l’origine d’une levée de fonds de 51 millions d’euros menée en pour son PC "as a service" Shadow auprès d'investisseurs telsPierre Kosciusko-Morizet, Michaël Benabou ou encoreNopporn Suppipat.
La popularité du jeu à la demande peut être attribuée à plusieurs avantages par rapport aux autres façons de jouer pourles joueurs,l'industrie du jeu vidéo ainsi que lesfournisseurs de services[11].
Pourles joueurs le jeu à la demande leur évite de devoir télécharger et d'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 et le calcul des rendus étant faits à distance cela permet donc de jouer sur des machines peu puissantes et de réduire ainsi potentiellement le cout en énergie comparé à quand on lance le jeu en local[5]. Les joueurs peuvent jouer n'importe où et n'importe quand sur n'importe quel machine via internet en ayant toujours accès à leurs jeux[12],[2].
Pourl'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 et le 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].
Pourles fournisseurs de services le jeu à la demande permet de créer un nouveaumodèle d'entreprise, créer de la demande sur les ressources déjà disponibles du cloud et de démontrer le potentiel de leurs services[11].
Le jeu à la demande devient de plus en plus populaire, la valeur du marché en 2016 était de649 millions de dollars US[13] et en 2017 de 1 billion de dollars[3]. Il est prévu : 2022 (3.235 billion dollars US)[13], 2023 (4 billion dollars US)[3], 2026 (6.944 billion dollars US)[4].
Plusieurs grandes entreprises proposent ce service, parmi lesquelles Sony,Nvidia, LiquidSky, Google ou encoreMicrosoft[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 et sans 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].
Unfree-to-play (abrégé en F2P, littéralement « gratuit à jouer ») est un type dejeu vidéo d'utilisationgratuite avec option d'achat, dans le cas d'unjeu en ligne à l'unité.
Service : Steam (Jeux 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], Tencent Instant Play[34].
SFR propose (en partenariat avec la branche Wiztivi Gaming[41] de la société Wiztivi[42]) depuis le[43] un service de jeu à la demande dans l'ensemble de sesoffres box (ADSL et Fibre) chezSFR etRED. Ce service offre la possibilité de louer et acheter 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 offre depuis fin 2012 un service similaire avec la TV d'Orange un abonnement mensuel sans engagement avec premier mois offert[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 unemanette de jeu compatible ou celle vendue séparément, la télécommande du décodeur ou une application manette sur smartphone. Il est également possible de jouer depuis un PC Windows, en se connectant avec un login / mot de passe.
Bouygues Telecom a présenté de son côté sa nouvelleBbox Sensation qui proposera des jeux à la demande via un service intitulé Bbox Games. Ce service proposait un catalogue de jeux sous divers tarifs de 4,99 à 12,99 € par mois. Une manette était livrée pour bénéficier de ce service. Le, Bouygues arrête la commercialisation de son service de cloud gaming.
Laqualité 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 debande 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 et 25 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 lalatence 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 et un temps de réponse inférieur à 60 ms[44]. Les qualités de service ne dépendent pas seulement du matériel ou du 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 et le réseau[45].
La qualité d’expérience est l’expérience perçue par les joueurs[11]. Pour répondre au besoin d'une bonne qualité d’expérience sur la consommation de bande passante et delatence, le service de jeux à la demande nécessite d’être efficace[44] et de s’adapter dynamiquement aux différentes conditions du système et du réseau. Dans les solutions commerciales, les services de jeux à la demande s’exécutent côté serveur et changent l’encodage vidéo en jouant sur la fréquence d’image, le débit vidéo. La résolution d’un flux vidéo change en fonction du débit et du nombre de personnes actives connectées simultanément[46]. Selon les différentes catégories de jeux, les services de jeux à la demande adoptent différentes stratégies d’adaptation[44].
La qualité d'expérience permet de mieux comprendre les problèmes liés au service de jeux à la demande. Par ailleurs maximiser le confort de l’utilisateur peut permettre de mieux concevoir des solutions[46]. Les problèmes delatence sont fortement liés au retard du réseau[2].Pour réduire la latence et le débit plusieurs travaux se sont portés sur la capacité à prédire les images de rendu ou en optimisant le streaming vidéo en accélérant l’encodage[47].
Il y a eu beaucoup de recherches sur l’impact de la latence ou la 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 et autres 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 et détaillent ce qui nécessitent une bande passante plus élevée afin d’offrir une bonne expérience de jeu aux utilisateurs[3]. L'une des problématiques des fournisseurs de services de jeux à la demande est d’augmenter la qualité d’expérience du joueur tout en réduisant les coûts d'exploitation de l’infrastructure[4].
Les jeux peuvent être catégorisés en deux éléments le point de vue et le 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 ou en omniprésent[11]. Les thèmes désignent une façon d'interagir avec un jeu il existe plusieurs styles de jeux comme lejeu de tir à la première personne, lejeu vidéo de rôle, lejeu de stratégie en temps réel. Chaque style de jeux n'aura pas le même besoin en ressources ou les mêmes attentes au niveau du réseau ce qui rend les jeux plus ou moins adaptés pour du jeu à la demande. Le point de vue et le 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 et la 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 delatence 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 et de refroidissement[7],[4].
Construire plus de centres de données pour le jeu à la demande est coûteux[7]. La solution pour satisfaire les besoins pour plus d'utilisateurs serait d'augmenter l’infrastructure avec des serveurs proches des utilisateurs finaux comme ceux qu'on trouve pour la distribution réseau. Il est démontré qu'en faisant ainsi, la couverture d'un plus grand nombre d'utilisateurs augmente de manière significatif environ 28 %[7] avec seulement un petit nombre de serveurs[7]. Google utilise pourStadia 7 500 nœuds de périphérie (en anglais edge nodes) utilisé dans l'edge computing pourStadia afin d'être au plus proche de l'utilisateur final[6].
Pour exemple, Google utilise l'infrastructure et la technologie déjà en place deYouTube 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% descâbles sous-marin du monde, 16 centres de données en Amérique, Europe et en Asie[49].
Le jeu à la demande utilise au mieux internet afin de supporter en temps réel les jeux[1]. Lalatence réseau est un point important dans la qualité de service et d’expérience, il s'agit du délai d’envoie des commandes du joueur au retour de la vidéo entre le joueur et le 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 desprotocoles internet beaucoup peuvent être utilisés comme des protocoles basiques, par exemple leprotocole de contrôle de transmissions (TCP), ils servent à transmettre les données entre les machines connectées à internet. PourStadia un des protocoles utilisé estWebRTC qui est un projet open-source supporté par Google, Mozzila et Opéra, il permet au développeur de faire de la communication vidéo et audio dans lenavigateur 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 decongestion. Par exemple un algorithme appelé BBR (Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time) utilisé par Google permet de mesurer letrafic internet et ainsi de pouvoir réguler la quantité de données transmise sur le réseau à n'importe quel moment[49].
Le jeu à la demande enmultijoueur aussi appelé en anglais "multiplayer cloud gaming" (MCG) est une nouvelle forme de jeu en multijoueur en ligne s’appuyant sur le jeu à la demande[5].Cette implémentation est une fusion naturelle du jeu en ligne multijoueur et du 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 traditionnellement dans les jeux en ligne multijoueur, il est responsable de la consistance de l'état du jeu entre les joueurs. Le serveur dematchmaking assigne les joueurs à un centre de données qui va agir comme pour le jeu à la demande et remplir les mêmes fonctionnalités. La VM ou le 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 et ce 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 lalatence et l'équité par la différence de latence entre les joueurs[50].
Leprocesseur 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 auxprocesseurs qui n'ont qu'une poignée de cœurs[12]. Le processeur graphique est plus intéressant que le processeur pour les services de jeux 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 de travail des jeux sont très dynamiques, ce qui entraîne un déséquilibre de charge entre les machines physiques[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].
Lavirtualisation peut présenter plusieurs avantages. L’un d’entre eux est de déployer des services de jeux à la demande dans desmachines virtuelles pour obtenir une isolation des performances et un déploiement rapide des services[51]. La technologie de virtualisation a beaucoup évolué[4]. En 2014 lors d’une étude approfondie pour quantifier l'écart de performances entre le matériel natif (sans virtualisation) et le 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 et ainsi les processeurs graphiques partagés offrent plusieurs avantages, ils peuvent surpasser les processeurs graphiques dédiés et sont 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] :
Il existe des systèmes de rendu interactif évolutif fonctionnant sur desclusters comme WireGL. Les clients peuvent simultanément soumettre des commandes graphiques aux serveurs graphiques, qui rendent conjointement une seule image de sortie[56]. La normeH.264 est adoptée pour l'encodage et le décodage vidéo, et la bibliothèqueSimple 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 rendu 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 et en mettant en cache les données sur le serveur et le 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 introduit le jeu à la demande est écrit en 2009 soit neuf ans après la démonstration du G-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'unmodèle d'entreprise claire et de référence de réussite[60].
En 2005 le studioCrytek lance un projet de recherche sur un système de cloud gaming pourCrysis mais abandonne rapidement en 2007 pour des questions de faisabilité[61].
Le,OnLive lance officiellement son service de cloud gaming aux États-Unis sur PC et Mac ainsi qu'avec une micro-console[62]. En 2015, Sony rachète OnLive et ses brevets et ferme le service afin de créer lePlaystation Now en 2014[63].
Après le lancement de Onlive, le modèle d'entreprise pour le jeu à la demande devient un sujet principal dans la communauté de la recherche[60].
Le, 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 et encore actif à ce jour[43].
En,Gaikai est lancé avec quelques jeux. Sony rachète également la solution pour380 millions 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, Nvidia lance GeForce Now.
En 2017, The Blade SAS Group lance Shadow, un service de cloud computing, en France[39].
Le,Google lanceStadia son service de cloud gaming dans 14 pays dont la France. Mais ce dernier rencontre peu de succès obligeant Google à fermer son studioStadia Games & Entertainment et ses filiales en, forçant ainsi Google à revoir sa stratégie pour attirer les joueurs.
Le,Microsoft lancexCloud, le service est compris dans l’abonnement du Xbox Game Pass Ultimate. xCloud permet de jouer aux jeux disponibles sur leXbox Game Pass. Plus tard enPhil Spencer annonce qu’il y aura prochainement la possibilité d’acheter des jeux sur xCloud.
Le,Amazon lance lui aussi son propre service de cloud gaming nomméLuna en bêta fermée.
Le, en raison de l'échec du modèle de vente de jeux à l'unité,Google annonce la fermeture deStadia[64].
