Stadia: estos son los retos técnicos a los que se enfrenta Google para ofrecernos una experiencia equiparable al juego local

Después del evento que celebró Google ayer podemos hacernos una idea bastante precisa acerca de lo que nos está proponiendo con Stadia. Ya conocemos cómo funciona esta plataforma de juego vía streaming, cuándo estará disponible, cuánto nos costará, qué juegos nos ofrecerá inicialmente… Sin embargo, en el aire aún hay al menos dos dudas razonables acerca de este servicio que podrían comprometer nuestra experiencia.

La primera de ellas es la latencia, un parámetro del que se está hablando mucho desde que Google desveló los primeros detalles acerca de Stadia, pero en el que intervienen varios factores que merece la pena abordar con profundidad. Y la segunda es la compresión utilizada por esta plataforma para hacernos llegar el streaming de vídeo, que podría tener un impacto negativo en la calidad de imagen. Precisamente, estas podrían ser dos bazas poderosas del PC y las consolas de próxima generación para hacer frente al enemigo común: Google Stadia.

La latencia, al detalle

En este contexto menos es siempre mejor. La latencia es el tiempo que transcurre desde el instante en el que ejecutamos una acción con el mando de nuestro PC o consola de videojuegos hasta el momento en el que esta se refleja en la pantalla de nuestro monitor o televisor. Este lapso se mide en milisegundos (ms), una unidad muy pequeña que, sorprendentemente, tiene un impacto muy grande en nuestra experiencia. Tanto que, si es excesiva, puede provocar que algunos títulos se vuelvan injugables.

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Para calcular la latencia total de una infraestructura de videojuegos, sea local o vía streaming, tenemos que contemplar la latencia que introducen los componentes que intervienen en la ejecución del software, la generación y el transporte de las imágenes, y, por último, su reproducción en el televisor o el monitor. La diferencia más evidente que existe entre Stadia u otras plataformas de juego mediante streaming y el juego local con un PC o una consola consiste, como todos sabemos, en que en la primera opción la generación de las imágenes se lleva a cabo en un servidor al que estamos conectados a través de Internet. Sin embargo, en el juego local de este proceso se encarga un equipo conectado físicamente a nuestro televisor o monitor.

El procesador gráfico que incorporan los servidores del centro de datos de Stadia es un chip de AMD con una capacidad de proceso de 10,7 TFLOPS, lo que lo coloca claramente por delante de Xbox One X y PlayStation 4 Pro

Obviamente, esta es una diferencia importante entre ambas opciones de juego, pero lo interesante es no contemplar su impacto en la latencia únicamente de forma aislada, sino como una parte de un sistema más complejo en el que también intervienen otros elementos. El primero de ellos es el hardware sobre el que se ejecuta el software del videojuego. Y el de Stadia no está nada mal. Google ha confirmado que sus servidores utilizan una CPU x86 multinúcleo a 2,7 GHz y con tecnología multithreading, 16 GB de RAM y VRAM combinados con elevado ancho de banda y una GPU de AMD con una capacidad de proceso de 10,7 TFLOPS. Xbox One X tiene 6 TFLOPS. Y PlayStation 4 Pro 4,2 TFLOPS. La diferencia es notable.

Este es el mando de control que nos propone Google para afinar nuestra experiencia con Stadia. Lo interesante es que utiliza un enlace WiFi para conectarse directamente al servidor de Google en el que se está ejecutando el juego.

Cuando este hardware recibe la orden que le damos a través de nuestro mando de control tiene que generar los fotogramas que intervienen en la animación desencadenada por nuestra petición. Una mayor cantidad de fotogramas por segundo nos garantiza un movimiento más suave y fluido, pero también exige un esfuerzo mayor a la CPU, y, sobre todo, a la GPU. En cualquier caso, podemos asumir si nos ceñimos a las especificaciones que ha revelado Google que el hardware de Stadia en este contexto no se encuentra en desventaja frente al de un PC de gama alta actual, y es claramente más potente que el de Xbox One X y PS4 Pro.

A medida que el procesador gráfico del PC o la consola de videojuegos va renderizando cada fotograma lo va enviando a través del cable que se responsabiliza de transportarlo hasta el monitor o el televisor. Podemos pensar que la latencia introducida por esta interfaz es tan pequeña que podríamos prescindir de ella, pero no es así. De hecho, HDMI 2.1 introduce la tecnología QFT (Quick Frame Transport) con el objetivo, precisamente, de minimizar el lapso de tiempo invertido por esta interfaz durante el transporte de la señal de vídeo desde los circuitos de salida del PC o la consola de videojuegos hasta nuestro monitor o televisor. Esta tecnología ilustra muy bien lo importante que es minimizar la latencia tanto como sea posible.

La estrategia de Stadia en este eslabón de la cadena es muy diferente a la del juego local. Y es que cuando el servidor al que nos hemos conectado coloca en sus circuitos de salida la señal de vídeo la infraestructura que debe transportarla hasta nuestra casa en primer lugar es Internet. Y después intervendrá también la red Ethernet o WiFi que enviará la señal hasta el ChromeCast o el navegador Chrome instalado en el dispositivo desde el que estamos jugando. En esta estrategia los factores que determinan la latencia real que vamos a obtener son numerosos. Y uno de ellos es el tráfico con el que tienen que competir nuestros paquetes de vídeo para llegar a su destino.

Este es uno de los motivos que explican por qué el juego on-line actual no nos ofrece siempre la misma experiencia a pesar de que no haya cambiado nada en nuestra conexión a Internet ni en los servidores a los que nos conectamos. Además, como es lógico, no nos ofrecen la misma latencia ni la misma velocidad de transferencia una línea ADSL de 20 Mbps que una de fibra óptica de 600 Mbps. La latencia puede variar sensiblemente de unos operadores a otros, y también influye el servidor al que nos conectamos, pero podemos hacernos una idea aproximada de su envergadura asumiendo que el valor medio de una conexión xDSL oscila en la órbita de los 35 a 60 ms, y el de una línea de fibra óptica entre 4 y 20 ms. En las conexiones de datos móviles puede oscilar entre 29 y 65 ms.

Según Google basta una conexión a Internet de 10 Mbps de bajada y 1 Mbps de subida para utilizar el servicio, pero este requisito parece demasiado optimista, a menos que la resolución de las imágenes sea baja. Para jugar a Stadia con una resolución de 1080p y 60 FPS sus creadores recomiendan utilizar al menos una conexión con una velocidad de descarga de 25 Mbps, que subirán hasta los 35 Mbps si queremos hacerlo a 4K UHD y 60 FPS. Estos requisitos encajan bien en los paquetes de fibra óptica más económicos, pero no en las conexiones ADSL, que suelen ofrecernos una velocidad de transferencia real sensiblemente inferior a los 25 Mbps que según Google necesitamos para jugar a 1080p@60 FPS.

Hi, former Google #Stadia engineer here (though we didn't call it that at the time). I urge anybody who's skeptical about the streaming latency to TRY it before jumping to any conclusions. Don't dismiss it out of hand because "LOL physics".
— Cort (@postgoodism) 19 de marzo de 2019

Y llegamos inevitablemente a otro tema espinoso que también tenemos que poner sobre la mesa: la mayor parte de las actuales tarifas de datos móviles no está preparada para asumir un volumen de tráfico como el que generará Stadia y otras plataformas de juego vía streaming. Los usuarios de GeForce Now, el servicio de juego en la Nube de NVIDIA, describen un consumo medio que oscila entre 5 y 15 GB por hora dependiendo del juego que estemos ejecutando. Y las primeras pruebas con Stadia reflejan una tasa de descarga que oscila entre 6 y 7 GB por hora a 1080p@60 FPS.

En este caso lo más preocupante no es ni la latencia ni la velocidad de transferencia; lo es el reducido volumen de datos que las operadoras nos dejan descargar y subir desde nuestro móvil pagando una cuota razonable. En algún momento, quizá de la mano del 5G, las tarifas planas reales se popularizarán y este problema pasará a mejor vida, pero Stadia llegará a finales de este año, y para entonces parece muy poco probable que los paquetes de datos que nos ofrecen las operadoras sean muy diferentes a los actuales.

Y llegamos al último elemento involucrado en la introducción de la latencia en nuestra experiencia de juego: nuestro televisor o monitor. En este caso la latencia es el tiempo que transcurre desde que se presenta la señal de vídeo en una de las entradas del dispositivo de visualización y el instante en el que el panel «dibuja» esos fotogramas. Los monitores para gaming introducen una latencia mínima porque suelen llevar a cabo una corrección muy leve de la señal de vídeo, pero con los televisores el panorama es muy diferente debido a que el procesado al que someten a la señal de vídeo es muy intenso.

El propósito de este procesado es ajustar el color, eliminar el ruido, recuperar detalle en las zonas conflictivas, suavizar el movimiento, etc. Afortunadamente, cuando activamos el modo juego en nuestro televisor la mayor parte de este procesado se desactiva y la latencia se reduce drásticamente. De hecho, algunos televisores OLED y LCD LED de gama alta actuales se mueven en la órbita de los 12 a 16 ms, que es una latencia espectacularmente baja.

Google asegura que tiene la latencia bajo control

De todos los elementos responsables de introducir latencia en la infraestructura de juego el más inquietante si nos ceñimos a la modalidad vía streaming es el transporte de la señal a través de Internet. Google asegura que ha desarrollado las tecnologías necesarias para que la latencia no sea un problema, y las pruebas que llevaron a cabo en Digital Foundry en marzo parecen corroborarlo. La tabla que tenéis debajo de estas líneas enfrenta la latencia de Stadia a 1080p con la de un PC corriendo a 30 y 60 FPS, y también con la de una consola Xbox One X. Y el servicio de Google no sale malparado.

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Pero hay algo importante que debemos tener en cuenta: es probable que estas pruebas se hayan llevado a cabo en un entorno óptimo y controlado. ¿Qué sucederá cuando otro miembro de nuestra familia decida ver el nuevo capítulo de su serie favorita de Netflix o cualquier otra plataforma de vídeo bajo demanda mientras nosotros echamos una partida en Stadia? Esta situación, que es bastante probable en muchos escenarios de uso, provocará un incremento del tráfico notable. Y posiblemente también de la latencia.

Afortunadamente, no todos los juegos son igualmente sensibles a este problema. Las aventuras gráficas y las novelas visuales pueden convivir con latencias relativamente altas sin que nuestra experiencia quede arruinada. Los juegos de plataformas, los simuladores de conducción y los títulos de deportes son sensibles a la latencia, pero pueden convivir con valores moderados. Eso sí, los juegos de lucha y disparos en primera persona son extremadamente sensibles a la latencia porque en ellos la precisión es crucial. Si queremos competir en ellos on-line una latencia mínima puede marcar la diferencia, por lo que es importante que tengamos en cuenta el impacto que este parámetro puede tener en nuestra experiencia en función del tipo de títulos al que solemos jugar.

El reto de la calidad de imagen

Curiosamente, el tren de datos que recibimos cuando utilizamos Stadia no es muy diferente al que nos llega cuando reproducimos una película en Netflix, Amazon Prime Video o cualquier otra plataforma de vídeo bajo demanda. Los servidores de Google renderizan las imágenes, las empaquetan en un stream de vídeo, lo comprimen y nos lo envían a través de Internet intentando que el retardo sea mínimo. Aún no conocemos los detalles acerca del algoritmo de compresión que utiliza Google, pero es razonable asumir que será similar el que emplea, por ejemplo, Netflix para emitir su contenido.

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La compresión utilizada por los servicios de streaming tiene como objetivo ahorrar ancho de banda al transmitir el vídeo

Pero hay algo que nos interesa tener en cuenta: no es lo mismo comprimir las imágenes de una película o una serie que las de un videojuego. La compresión utilizada por las plataformas de streaming con el contenido cinematográfico no suele ser demasiado agresiva, aunque hay diferencias importantes entre unas plataformas y otras. Además, el procesado que llevan a cabo los televisores puede eliminar los artefactos cuando aparecen y recuperar detalle. Y si nuestro televisor no es excesivamente grande la pérdida de información puede pasar relativamente desapercibida. Sin embargo, con videojuegos es «otro cantar».

La pérdida de detalle y el peor acabado de las texturas que puede provocar el algoritmo de compresión suele ser más evidente debido al carácter artificial que tienen las imágenes de los videojuegos, a pesar de los impresionantes y realistas gráficos que tienen muchos de ellos. La captura que tenéis junto a estas líneas fue tomada por Digital Foundry, y, efectivamente, cuando se examina la imagen a tamaño real es fácil apreciar que la captura que pertenece a Xbox One X contiene más detalle que la de Stadia. Es relativamente fácil apreciarlo en el pelo y la piel del personaje del juego.

Dadas las circunstancias ¿por qué merece la pena seguir comprimiendo el vídeo? La respuesta es sencilla: la compresión nos permite ahorrar mucho ancho de banda, y este ahorro es crucial cuando estamos transportando vídeo con una cadencia de 60 imágenes por segundo o más, que es el objetivo al que aspiramos cuando jugamos para que el movimiento sea lo más fluido posible. Google nos está ofreciendo juegos con resolución 4K y es normal que los usuarios queramos que sus gráficos sean equiparables a los que podemos conseguir con una Xbox One X o una PlayStation 4 Pro, y no inferiores.

Todas las dudas razonables en las que hemos indagado en este artículo están sobre la mesa, y tan pronto como podamos probar Stadia comprobaremos si Google ha conseguido superar estos retos con éxito. O no. En cualquier caso, creo que podemos ser razonablemente optimistas porque si de algo sabe esta compañía es de software e Internet. Y estos dos componentes están en el ADN de Stadia. Tan pronto como tengamos la oportunidad de probar este servicio os contaremos qué experiencia nos ofrece con todo lujo de detalles y en un escenario de uso real. Prometido.

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