Araştırmacılar, buluttan iki cihaza iletilen medya akışlarını senkronize ederek bulut oyunlarını ve AR/VR uygulamalarını geliştirebilir.
Uzaktan video oyunu oynamayı içeren bulut oyunları, Covid-19 pandemisinde meydana gelen kilitlenmeler ve oyun donanımı kıtlığı sırasında benzeri görülmemiş bir büyümeye tanık oldu. Bugün, gelişen endüstri 6 milyar dolarlık küresel bir pazarı ve dünya çapında 23 milyondan fazla oyuncuyu kapsıyor.
Bununla birlikte, cihazlar arası senkronizasyon, bulut oyunlarında ve daha geniş ağ oluşturma alanında kalıcı bir sorun olmaya devam etmektedir. Bulut oyunlarında video, ses ve dokunsal geri bildirim tek bir merkezi kaynaktan, genellikle ayrı ağlar üzerinde çalışan oyuncunun ekranı ve kontrol cihazı gibi birden fazla cihaza aktarılır. Bu ağlar senkronize değildir ve bu iki ayrı akış arasında bir gecikmeye neden olur. Bir oyuncu ekranda bir şey olduğunu görebilir ve yarım saniye sonra kontrol cihazında bunu duyabilir.
Bu sorundan esinlenen MIT ve Microsoft Research’ten bilim insanları, iki cihaza iletilen akışları senkronize etmek için benzersiz bir yaklaşım benimsedi. Ekho adını verdikleri sistem, bulut sunucusundan aktarılan oyun sesine duyulamayan beyaz gürültü dizileri ekliyor. Daha sonra oyuncunun kumandası tarafından kaydedilen seste bu dizileri dinliyor.
Ekho, akışlar arası gecikmeyi sürekli olarak ölçmek ve telafi etmek için bu gürültü dizileri arasındaki uyumsuzluğu kullanıyor.
Araştırmacılar gerçek bulut oyun oturumlarında Ekho’nun son derece güvenilir olduğunu gösterdi. Sistem, akışları çoğu zaman birbirleriyle 10 milisaniyeden daha kısa bir süre içinde senkronize tutabiliyor. Diğer senkronizasyon yöntemleri 50 milisaniyeden fazla tutarlı gecikmelerle sonuçlandı.
Ekho bulut oyunları için tasarlanmış olsa da, bu teknik, birden fazla artırılmış veya sanal gerçeklik başlığının kullanıldığı eğitim durumları gibi farklı cihazlara giden medya akışlarını senkronize etmek için daha geniş bir şekilde kullanılabilir.
Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar bilimleri (EECS) Yüksek Lisans Öğrencisi Pouya Hamadanian: “Bazen iyi bir çözümün ortaya çıkması için gereken tek şey, sizin için tanımlanmış olanın dışında düşünmektir. Tüm topluluk, ağ üzerinden senkronizasyon yaparak bu sorunun nasıl çözüleceği konusunda sabitlenmiştir. Odadaki sesi dinleyerek iki akışı senkronize etmek kulağa çılgınca geliyordu ama çok iyi bir çözüm olduğu ortaya çıktı,” diyor.
Mesai saatleri dışında
Bulut oyunlarında akışlar arası gecikmenin temelinde saat senkronizasyonu olarak bilinen temel bir ağ sorunu yatıyor.
Hamadanian: “Eğer kontrolör ve ekran saatlerine bakıp aynı anda aynı şeyi görebilseydi, o zaman her şeyi saatle senkronize edebilirdik. Ancak saat senkronizasyonu üzerine yapılan pek çok teorik çalışma, asla üstesinden gelemeyeceğiniz belirli sınırlar olduğunu gösteriyor.”
Birçok yaklaşım ping-pong mesajlaşmasıyla saat senkronizasyonu yapmaya çalışıyor; bir cihaz sunucuya bir ping mesajı gönderiyor, sunucu da ona bir pong mesajı gönderiyor. Cihaz mesajın geri dönüşünün ne kadar sürdüğünü sayar ve ağ gecikmesini hesaplamak için bu değeri ikiye böler.
Ancak ağ üzerindeki yol muhtemelen asimetriktir. Bu nedenle mesajın sunucuya ulaşması geri dönen mesajdan daha fazla zaman alabilir. Bu yöntem güvenilir değildir ve yüzlerce milisaniyelik hataya yol açabilir. İnsanlar genellikle 10 milisaniyeye ulaştığında akışlar arası gecikmeyi algılayabilir.
Hamadanian: “Yani ekranda bir şey oluyorsa, bunun kontrolörde de 10 milisaniye içinde gerçekleşmesini istiyoruz.”
O ve çalışma arkadaşları bu ayrı akışları senkronize etmek için oyun sesini dinlemeyi denemeye karar verdiler.
Bulut oyunlarında; oyuncunun kumandasındaki mikrofon, ekrandaki hoparlörlerin çaldığı oyun sesi de dahil olmak üzere odadaki sesi kaydediyor ve sunucuya geri gönderiyor. Ancak bunu senkronizasyon için kullanmak güvenilir değildir çünkü oda sesi arka plan gürültüsü içerir.
Bu yüzden Ekho’yu, oyuncunun ekranına aktarılmadan önce oyun sesine sözde gürültü olarak bilinen son derece düşük hacimli beyaz gürültüden oluşan özdeş diziler eklemek üzere tasarladılar. Senkronizasyon için bu sözde gürültü segmentlerini kullanıyor.
Ekho’yu oluşturmadan önce araştırmacılar, oyuncuların oyun sesindeki sözde gürültüyü duyamadıklarını kanıtlamak için bir kullanıcı çalışması yürüttüler. Bu gürültü dizileri sıkıştırmaya karşı da dayanıklıdır, bu da önemlidir çünkü kontrolörden gönderilen ses, veri aktarımını hızlandırmak için yüksek oranda sıkıştırılır.
Sözde gürültü, gerçek başarı
Ekho-Estimator modülü oyun sesine sözde gürültü dizileri ekler. Kaydedilen oyun sesini kontrolörden aldığında, bu işaretleri dinler ve akışları sıralamaya çalışır. Bu, akışlar arası gecikmeyi tam olarak hesaplamasını sağlar.
Ekho-Estimator bu bilgiyi Ekho-Compensator modülüne gönderir, bu modül ya birkaç milisaniye sesi atlar ya da sunucu tarafından gönderilen oyun sesine birkaç milisaniye sessizlik ekleyerek akışları senkronize eder.
Ekho’yu gerçek bulut akış oturumlarında test ettiler ve mikrofon kalitesinin düşük olduğu veya arka plan gürültüsünün kayıt tarafından alındığı durumlarda bile diğer senkronizasyon yöntemlerinden daha üstün olduğunu gördüler.
Ekho, akışlar sırasında zamanın yaklaşık yüzde 87’sinde akışlar arası gecikmeyi 10 milisaniyenin altına indirdi. Ekibin test ettiği başka hiçbir yöntem bu gecikmeyi 50 milisaniyenin altına indiremedi.
Chintalapudi: “Bunu yapmanın geleneksel yolu olan senkronizasyon hatasını altta yatan ağı kullanarak ölçmeye çalıştığımızda, hatalar önemli ölçüde daha büyük oluyor. Bu projeye başladığımızda, bunun yapılıp yapılamayacağından bile emin değildik. Ancak Ekho ile milisaniyenin altındaki seviyelerde ulaşabildiğimiz doğruluk, duyulmamış bir şey”
Bu sonuçlardan etkilenen araştırmacılar, Ekho’nun beş kontrol cihazını aynı ekran cihazına senkronize etmek gibi daha karmaşık durumlarda ne kadar iyi performans gösterdiğini görmek istiyorlar. Ayrıca, Ekho bulut oyunları için hedeflendiğinden, menzil sınırlamaları var. Gelecekteki çalışmalar Ekho’yu konser salonu gibi çok büyük bir odanın her iki ucundaki cihazları senkronize edebilecek şekilde geliştirmeyi amaçlayabilir.
Alizadeh: “Duyulamayan beyaz gürültüyü bir tür ‘zaman tutucu’ olarak kullanmak, ezber bozan düşüncenin nasıl beklenmedik sonuçlar üretebileceğinin harika bir örneği” diyor. “Bu teknik sadece bulut oyunlarında değil, potansiyel olarak tüm çok cihazlı akış senaryolarında kullanıcı deneyimini iyileştirebilir.”
Kaynak: //news.mit.edu/2023/system-ekho-cloud-gaming-sync-0831
