Action-aware combat model for efficient video compression of massively multiplayer online role-playing games on cloud gaming platforms

Basiri, Sardar (2021). Action-aware combat model for efficient video compression of massively multiplayer online role-playing games on cloud gaming platforms. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation

PDF Télécharger (7MB) | Prévisualisation

Résumé

Cloud gaming allows users to play new, high-quality games remotely without needing a powerful device. Users can connect remotely with their thin-client devices (e.g., tablets and smartphones) to send their control input and, in response, to receive a video from the cloud gaming platform.

The video encoding and the transmission of the compressed video over the Internet are the main factors affecting the end-to-end latency, starting from the user’s input to the reception of the resulting video. This latency should be kept minimal in order to improve the game’s responsiveness and the quality of experience (QoE) of the player. The other important factor affecting the player’s experience is the quality of the video stream. Since better video quality requires more bandwidth (controlled by the bit rate) from the player, the challenge addressed in this thesis is to maximize the quality of the video stream with the same video bit rate or, equivalently, reducing the video bit rate for the same video quality.

Our main focus is on massively multiplayer online role-playing games (MMORPGs) running on cloud gaming platforms. MMORPGs are the genre of online games where a huge number of players can interact in a vast virtual environment. The most crowded area is the combat area, where players use different weapons and skills associated with their game characters to interact with each other.

We present an ARCODE for MMORPGs on cloud gaming platforms. The model determines the importance of each object in each state of the game, considering the properties of various actions that could be performed by any object in the combat area. Based on the importance of each object in each state of the game, the model decides how frequently the position of the object in the scene should be updated. By reducing the smoothness of movement of objects based on their significance to the player in each state of the game, fewer bits are required by the encoder to code the video frames with the same visual quality as the traditional approach.

The model can be used with most MMORPGs in order to improve the quality of the compressed video when using the same amount or fewer bits. The advantage of our approach is that the coder-decoder (CODEC) used for the cloud gaming stream is considered as a black box. No change is applied to the encoder itself or to the scripts and the inputs of the encoder, which improves the portability and compatibility of our solution with established cloud gaming platforms.

A wide selection of test scenarios was considered for the evaluation and to show the excellent performance of our model. Our experimental results indicate that for the same visual quality as the traditional approach, ARCODE reduces the video bit rate between 10% and 41%.

Titre traduit

Modèle de combat conscient de l’action pour des jeux de rôle en ligne massivement multijoueurs sur des plates-formes de jeux en nuage

Résumé traduit

Les jeux en nuage permettent aux utilisateurs de jouer à de nouveaux jeux de haute qualité à distance sans avoir besoin d’un appareil puissant. Les utilisateurs peuvent se connecter à distance à leurs appareils clients légers (par exemple, tablettes électroniques et téléphone intelligent) pour envoyer leur entrée de commande et, en réponse, recevoir une vidéo de la plate-forme de jeu en nuage.

Le codage vidéo et la transmission de la vidéo compressée sur Internet sont les principaux facteurs affectant la latence de bout en bout à partir de l’entrée de l’utilisateur jusqu’à la réception de la vidéo résultante. Cette latence doit être maintenue minimale afin d’améliorer la réactivité du jeu et la qualité de l’expérience du joueur. L’autre facteur important affectant l’expérience du joueur est la qualité visuelle du flux vidéo. Étant donné qu’une meilleure qualité vidéo nécessite un plus grand débit binaire pour le joueur, le défi abordé dans ce mémoire est de maximiser la qualité du flux vidéo avec le même débit binaire vidéo ou, de manière équivalente, de réduire le débit binaire vidéo pour la même qualité vidéo.

Notre objectif principal est étudié dans le contexte du jeu de rôle en ligne massivement multijoueur fonctionnant sur des platesformes de jeux en nuage. Les jeux de rôles en ligne massivement multijoueurs sont le genre de jeux en ligne où un grand nombre de joueurs peuvent interagir dans un vaste environnement virtuel. La zone la plus bondée est la zone de combat, où les joueurs utilisent différentes armes et compétences associées à leurs personnages de jeu pour interagir les uns avec les autres.

Nous présentons un modèle de combat conscient de l’action pour des jeux de rôle en ligne massivement multijoueurs sur les plates-formes de jeux en nuage. Le modèle détermine l’importance de chaque objet dans chaque état du jeu, en tenant compte des propriétés des diverses actions qui pourraient être effectuées par n’importe quel objet dans la zone de combat. En fonction de l’importance de chaque objet dans chaque état du jeu, le modèle décide à quelle fréquence la position de l’objet dans la scène doit être mise à jour. En réduisant la fluidité du mouvement des objets en fonction de leur importance pour le joueur dans chaque état du jeu, moins de bits sont requis par l’encodeur pour coder les images vidéo avec la même qualité visuelle que l’approche traditionnelle.

Le modèle peut être utilisé avec la plupart des jeux de rôle en ligne massivement multijoueurs afin d’améliorer la qualité de la vidéo compressée en utilisant la même quantité ou moins de bits. L’avantage de notre approche est que le codeur-décodeur (CODEC) utilisé pour générer le flux vidéo du jeu en nuage est considéré comme une boîte noire. Aucun changement n’est appliqué à l’encodeur lui-même ou aux scripts ni aux entrées de l’encodeur, ce qui améliore la portabilité et la compatibilité de notre solution avec les plates-formes de jeux en nuage.

Une large sélection de scénarios de test a été considérée pour l’évaluation et pour montrer les excellentes performances de notre modèle. Nos résultats expérimentaux indiquent que pour la même qualité visuelle que l’approche traditionnelle, Action-awaRe COmbat moDEl (ARCODE) réduit le débit binaire vidéo entre 10% et 41%.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of a master’s degree with thesis in software engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 99-102).
Mots-clés libres:	jeux en nuage, jeux multijoueurs en nuage, jeux mobiles en nuage, jeux en ligne massivement multijoueurs, jeux de rôle en ligne massivement multijoueurs
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Zhang, Kaiwen
Codirecteur:	Codirecteur Coulombe, Stéphane
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Technologie des systèmes
Date de dépôt:	18 mars 2022 14:11
Dernière modification:	18 mars 2022 14:11
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2938

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt