Analiza objektivnih metrika video sadržaja igranja igara ... Roglic 2018.pdf · složenosti se usluga može prilagoditi ovisno o tome kojoj grupi igara pripada. Najprije će se izračunati

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

ZAVRŠNI RAD br. 5793

Analiza objektivnih metrika video sadržaja

igranja igara zasnovanih na računalnom oblaku

Danijel Roglić

Zagreb, lipanj 2018.

Sadržaj

Sadržaj......................................................................................................................................................... 3

1. Uvod ..................................................................................................................................................... 1

2. Računalni oblak i igre zasnovane na računalnom oblaku .............................................................. 2

2.1. Računalni oblak .......................................................................................................................... 2

2.2. Igre zasnovane na računalnom oblaku ..................................................................................... 4

3. Prostorna i vremenska složenost video sadržaja ............................................................................. 6

3.1. Objektivne metrike SI i TI ........................................................................................................ 6

3.2. Izračun objektivnih metrika TI i SI.......................................................................................... 7

4. Analiza objektivnih metrika prethodno snimljenih video zapisa .................................................. 9

4.1. Postojeći skup podataka ............................................................................................................ 9

4.2. Analiza igara odabranih iz postojećih žanrova ..................................................................... 10

4.2.1. Prostorna informacija ...................................................................................................... 10

4.2.2. Vremenska informacija.................................................................................................... 13

4.3. Analiza igara odabranih na temelju predloženih kategorija igara ...................................... 16



5. Analiza objektivnih metrika dviju igara na velikom skupu podataka ........................................ 23

5.1. Metodologija ............................................................................................................................. 23

5.2. Rezultati .................................................................................................................................... 24



6. Zaključak .......................................................................................................................................... 30

7. Literatura .......................................................................................................................................... 31

8. Sažetak ............................................................................................................................................... 32

9. Summary ........................................................................................................................................... 33

10. Popis slika ...................................................................................................................................... 34

11. Privitak .......................................................................................................................................... 35

1

1. Uvod

Naglim razvojem računalnog oblaka otvaraju se nove mogućnosti u svijetu IT-a, pa tako niti

svijet gaminga nije iznimka. Računalni oblak je model koji omogućuje sveprisutan i prikladan

mrežni pristup na zahtjev dijeljenim podesivim računalnim resursima i uslugama kao što su

primjerice mreže, poslužitelji, pohrana podataka, aplikacije i servisi. Ti resursi i usluge mogu biti

rezervirane, ali i pušteni u vrlo kratkom vremenu, i to uz minimalne napore i interakcije s

pružateljem usluge [1].

Ideja igara zasnovanih na računalnom oblaku temelji se na tome da se sve prednosti

računalnog oblaka primjene kao obostrana korist proizvođača i korisnika računalnih igara. Usluga

funkcionira na način da se željena igra izvodi na poslužiteljskom računalu, a korisnik putem svojeg

uređaja šalje kontrole i prima generirani video sadržaj kao odgovor na prethodne kontrole.

Proces se iznova ponavlja sve dok igrač ne prekine vezu s poslužiteljem, tj. izađe iz igre.

S obzirom da se radi novom pristupu postoje mnoge stvari koje još treba razmotriti s ciljem

poboljšanja usluge. Postoje i mnogi izazovi koje treba riješiti kako bi usluga postala još kvalitetnija

i zamijenila klasični pristup igranja računalnih igara. Istraživanja koja su se do sada vršila su

pokazala da vrsta igre ima veliki utjecaj na iskustvenu kvalitetu korisnika [11].

Cilj ovog rada je provesti objektivnu analizu nad video sadržajem snimljenim tokom korištenja

usluge igara zasnovanih na računalnom oblaku te utvrditi postoje li razlike u dobivenim

vrijednostima za različite vrste igara. Na temelju mogućih razlika u prostornoj i vremenskoj

složenosti se usluga može prilagoditi ovisno o tome kojoj grupi igara pripada. Najprije će se

izračunati vremenska i prostorna složenost video sadržaja. Nad tim podacima će biti napravljena

analiza i zatim će dobivene vrijednosti biti grafički prikazane i opisane. Iz njih će se u konačnici

izvući konačni zaključci. Koristit će se već ranije snimljeni video sadržaj uz onaj koji će se nanovo

snimiti samo za potrebe ove analize.

U drugom poglavlju će najprije biti detaljnije objašnjeno što je računalni oblak te što su igre

zasnovane na računalnom oblaku. U trećem poglavlju će se objasniti kako se računaju prostorna

i vremenska složenost video sadržaja te objasniti koje metrike za to koristimo. Te metrike ćemo

zatim koristiti u četvrtom poglavlju i analizirati ih za prethodno snimljene video zapise, a mijenjaju

li se dobivene vrijednosti metrika na velikom skupu podataka će biti pokazano u petom poglavlju,

nakon kojeg se na kraju nalazi zaključak.

2

2. Računalni oblak i igre zasnovane na računalnom

oblaku

2.1. Računalni oblak

Računalni oblak je paradigma informatičke tehnologije koja omogućuje dijeljenje računalnih

resursa i usluga putem mreže. Ti resursi i usluge se mogu rezervirati ili pustiti u kratkom vremenu,

bez ulaganja napora i bez interakcije s pružateljem usluge. Na taj način korisnici više ne moraju

trošiti sredstva na računalnu infrastrukturu i održavanje. Model računalnog oblaka se sastoji od

pet ključnih karakteristika, tri modela usluge i četiri modela implementacije [1].

Da bi računalni oblak u potpunosti ispunio zahtjeve koje se pred njega predstavlja mora

ispuniti neke zahtjeve. Njih je najlakše opisati kao karakteristike računalnog oblaka, a ključnih bez

kojih oblak gubi svoju funkcionalnost je izdvojeno pet najbitnijih:

• Samoposluga na zahtjev – klijent može samostalno doći do potrebnih računalnih resursa,

dakle automatski, bez potrebe za ljudskom interakcijom.

• Širok pristup mreži – usluzi se može pristupiti preko mreže putem standardnih mehanizama

koristeći tanke ili debele klijente, primjerice mobilne telefone, tablete, prijenosna računala,

radne stanice…

• Udruživanje resursa – pružatelj usluge svoje resurse udružuje kako bi ih istovremeno pružio

većem broju korisnika. Resursi se dinamički dodjeljuju i raspoređuju prema željama i potrebama

korisnika. Korisnici imaju osjećaj nezavisnosti lokacije, tj. nema informaciju o tome gdje je stvarna

lokacija pruženih resursa, iako je može pretpostaviti na višoj razini apstrakcije (država, pokrajina,

podatkovni centar…).

• Brza prilagodljivost – resursi se mogu dinamički pribavljati i otpuštati, u nekim slučajevima

automatski. Korisniku usluge se često čini da su mu ponuđeni neograničeni resursi te oni mogu

biti pribavljeni u bilo kojoj količini, u bilo koje vrijeme.

• Mjerljiva usluga – sustavi računalnog oblaka automatski kontroliraju i optimiziraju resurse

na način da utječu na sposobnost mjerenja na nekoj razini apstrakcije, prikladnoj za određenu

uslugu. Upotreba resursa se može pratiti, kontrolirati i prijavljivati, pružajući transparentnost i

davatelju i korisniku usluge.

Računalni oblak korisnicima na njihov zahtjev pruža računalne resurse i usluge. Mogu birati

između tri modela koji im se nude. Kroz ta tri modela su pokrivene sve mogućnosti oko

korisnikovih zahtjeva:

• Softver kao usluga (engl. Software as a Service – SaaS) – pružatelj usluge nudi korisniku na

korištenje svoje aplikacije koje se izvode u infrastrukturi oblaka. Aplikacijama se pristupa putem

raznih uređaja koristeći ili tanki klijent, kao što je web preglednik, ili koristeći sučelje programa.

Korisnik ne može upravljati infrastrukturom oblaka, uključujući mrežu, poslužitelje, operacijske

3

sustave, pohranu podataka, individualne mogućnosti aplikacije, uz moguću iznimku limitiranih

konfiguracijskih postavki.

• Platforma kao usluga (engl. Platform as a Service – Paas) – korisniku usluge se pruža razvoj

aplikacija na infrastrukturi računalnog oblaka. Pružatelj usluge može ponuditi programske jezike,

biblioteke, servise i alate. Kao i kod SaaS-a, korisnik ne može upravljati infrastrukturom, ali ima

kontrolu nad razvijenom aplikacijom, te također može imati pristup konfiguracijskim postavkama

razvojne okoline.

• Infrastruktura kao usluga (engl. Infrastructure as a Service – IaaS) – korisniku usluge se pruža

pohrana podataka, mreže, obrada podataka i svi ostali fundamentalni računalni resursi. Korisnik

može razvijati i pokretati proizvoljan softver, što može uključivati operacijske sustave i aplikacije.

Nema pristup i kontrolu ishodišnom infrastrukturom, ali ima kontrolu nad operacijskim

sustavom, pohranom podataka i razvijenim aplikacijama. Još je moguća i ograničena kontrola

određenih komponenata u mreži, primjerice vatrozid.

Računalni oblak ovisno o svojoj primjeni, tj. ovisno o tome tko će ga koristiti može biti

upravljan i biti u vlasništvu jedne ili više različitih organizacija. Može ga koristiti manja ili veća

grupa ljudi s istih ili udaljenih lokacija, a korisnici mogu imati zajedničke interese ili pak nikakve

poveznice među njima. Razlikujemo sljedeća četiri modela implementacije:

• Privatni oblak (engl. Private cloud) – arhitektura računalnog oblaka se pruža isključivo jednoj

organizaciji koja sadrži više korisnika. Oblak može biti u vlasništvu i upravljan od strane

organizacije, treće strane ili biti kombinacija obje opcije.

• Računalni oblak zajednice (engl. Community cloud) – arhitektura računalnog oblaka je u

uporabi isključivo za jednu zajednicu korisnika koja dijeli zajedničke interese. Oblak je u vlasništvu

jedne ili više organizacija, ili je u vlasništvu treće strane. Također je moguća kombinacija

navedenih opcija.

• Javni računalni oblak (engl. Public cloud) – infrastruktura računalnog oblaka je na

raspolaganju za javnost. Može biti u vlasništvu i biti opravljana od strane poslovne, akademske ili

vladine organizacije ili biti kombinacija više organizacija.

• Hibridni oblak (engl. Hybrid cloud) – infrastruktura oblaka je kompoziciju dviju ili više

udaljenih infrastruktura (privatna, zajednička ili javna) koje ostaje zasebne jedinke, ali djeluju

zajedno i povezane su tehnologijom koja omogućava pokretnost podataka i aplikacija.

4

2.2. Igre zasnovane na računalnom oblaku

Razvoj računalnog oblaka pruža nove prilike, kako za postojeće, tako i za nove usluge. Tako je

tehnologija toliko proširena da je osim prijenosa tradicionalnog prometa omogućena obrada

puno zahtjevnijih procesa kao što je primjerice renderiranje 3D sadržaja visoke rezolucije što je

ideju o igrama zasnovanim na računalnom oblaku (engl. cloud gaming) i pretvorilo u stvarnost

[2].

Korisnik usluge igri pristupa bilo kada i bilo gdje. Jedino što mu je potrebno je pristup mreži

te uređaj pomoću kojeg šalje kontrole prema poslužitelju i na kojem će se zatim prikazati

generirani video sadržaj kao odgovor na unesenu kontrolu. Takav uređaj putem kojeg se vrši

interakcija naziva se tanki klijent (engl. thin client). Poslužitelj iz primljenih kontrola generira

promjene nastale u igri, generira nastale scene, kodira ih i zatim šalje prema korisniku. Cijela

arhitektura je prikazana na Slici 1.

Slika 1 – Pojednostavljeni prikaz arhitekture igara zasnovanih na računalnom oblaku

(preuzeto s [2])

Ta činjenica, iz perspektive industrije, može donijeti ogromnu korist jer bi se tima baza

korisnika mogla proširiti na veliki broj, po performansama slabijih, uređaja, a tu se posebice misli

na prijenosna računala te tablete [3]. Kada u obzir uzmemo i osobna računala, dolazimo do slične

situacije. Tehnologija se razvija vrlo brzo te bi korisnik, da bi ostao u korak s vremenom i mogao

nesmetano koristiti najnovije igre, morao u kratkom vremenskom razdoblju uložiti mnogo novaca

i to samo kako bi mogao zadovoljiti trenutne zahtjeve, ne nužno i buduće. Stoga možemo

5

zaključiti da je to jako velika, ako ne i najveća prednost na strani korisnika. Izvođenjem te

zahtjevne programske podrške na moćnim poslužiteljima u podatkovnim centrima korisnik može

biti siguran da će moći koristiti svaku novu igru, bez obzira na konfiguraciju uređaja kojom

raspolaže. Kao neke preostale velike prednosti bitno je izdvojiti pristup igrama s bilo koje lokacije

u bilo koje doba, kupnja igara na zahtjev, onemogućivanje piratizacije, podrška za samo jednu

platformu, dostupnost većem broju igrača, prodaja igre direktno korisniku i tako dalje.

Igre zasnovane na računalnom oblaku su u svojoj početnoj fazi (u usporedbi s ostalim dugo

prisutnim višemedijskim uslugama), i očito je da postoji još mnogo otvorenih praktičnih izazova

prije nego li se masovno raširi u opticaj. Ono što odmah možemo logički pretpostaviti, s obzirom

da se radi o usluzi jako osjetljivoj na kašnjenje, glavni izazov je u određenom broju milisekundi,

kojima se raspolaže prikupiti igračeve akcije, poslati ih u računalni oblak, procesuirati poslane

akcije, kodirati promjene koje su se dogodile u igri i u konačnici poslati generirane video scene

povratno do igrača. To vrijeme, koje je definirano kao interakcijsko kašnjenje (engl. Interaction

delay), mora biti što kraće kako bi se iskustvena kvaliteta igrača održala na visokoj razini. Osim

toga, tokom korištenja usluge putem mreže primamo veliku količinu podataka, tj. koristi se puno

bandwidtha i postoji mogućnost da dođe do zagušenja mreže. Zahtjevi strujanja kod igara

zasnovanih na računalnom oblaku su vrlo slični onima kod klasičnog strujanja sadržaja uživo.

Kodiranje i kompresija te distribucija videa korisniku mora biti obavljena u što kraćem roku. Osim

toga, kodiranje se vrši na maloj skupini video okvira jer je onima budućima koji se tek trebaju

generirati nemoguće pristupiti. No, vrlo bitna razlika koja ih razdvaja je ta da aplikacije za

strujanje uživo imaju mogućnost spremanja okvira kratkog trajanja u međuspremnik (engl.

buffer) što korisnik neće niti primijetiti, dok kod igara zasnovanih na računalnom oblaku ta opcija

nije moguća jer korisnik odgovor na svoj unos mora dobiti u intervalu koji obično iznosi 100-200

ms. To čini odabir video kodera najbitnijom stvari svakog pružatelja usluge igara zasnovanih na

računalnom oblaku. Gaikai i Onlive, dva nekad najveća pružatelja usluge igara zasnovanih na

računalnom oblaku, koristila su H.264/MPEG-4 AVC koder. On osim što osigurava visoki omjer

kompresije radi dobro u navedenim strogim vremenskim uvjetima [3].

Potencijal usluge je već prepoznat i prve od ranije velike kompanije poznate u svijetu

računalnih igara koje su odlučile krenuti s pružanjem iste su Sony Interactive Entertainment

(PlayStation) te Nvidia. Sony je svoju uslugu PlayStation Now pokrenuo u siječnju 2014. godine.

Za zadovoljavajuće iskustvo preporučaju konekciju čija je brzina preuzimanja barem 5 Mbps.

Trenutno je u ponudi preko 600 naslova, a nove igre se dodaju na mjesečnoj bazi [12]. Nvidia je

sa svojom uslugom GeForce Now službeno krenula u listopadu 2015., iako je u beta fazi krenula

još u 2013. Serveri koriste GeForce GTX grafičke kartice i mogu pružati uslugu u 1080p rezoluciji

i 60 okvira po sekundi ukoliko korisnik raspolaže konekcijom brzine 50 Mbps. Moguće je i koristiti

druge varijante kao što su 720p/60 FPS (25 Mbps), 720p/30 FPS (10 Mbps). Pri strujanju se koristi

tehnika prilagodljivog strujanja kako bi se kvaliteta dinamički prilagođavala trenutnim mrežnim

uvjetima [13].

6

3. Prostorna i vremenska složenost video sadržaja

3.1. Objektivne metrike SI i TI

Uvodimo pojam prostorne informacije (eng. Spatial Information – SI) te vremenske

informacije (engl. Temporal Information – TI) [4]. Kao referencu koristimo ITU-T

Recommendation P910 [5]. Prostorna složenost se u terminima prostorne informacije računa za

svaki okvir videa nakon svake određene instance vremena n, na način da svaki okvir prođe kroz

Sobelov filter te se potom računa standardna devijacija filtriranog okvira i u okomitom i u

vodoravnom smjeru. Konačna vrijednosti za cijelu videu sekvencu je maksimalna vrijednost i

definira se kao:

SI = max time (std space [Sobel(Fn)]) [4].

Sobelov filter (operator) se koristi u obradi slika i radi na način da koristeći algoritme za detekciju

rubova na slikama naglasi rubove [6]. Primjer slike koja je prošla kroz takvu obradu je prikazana

na Slici 2.

Slika 2 – Primjer slike prije i nakon obrade Sobelovim filterom (preuzeto s [5])

Slično, vremenska složenost se određuje kao vremenska informacija, što je zapravo mjera za

količinu temporalne promjene u videu. Što su vrijednosti veće, radi se o većoj promjeni, tj. o

sadržaju s više pokreta. Ponovno se gleda maksimalna vrijednost standardne devijacije, no ovaj

puta razlike odgovarajućih piksela između dva susjedna okvira i definira se kao:

TI = max time (std space [Mn(i, j)]) [4].

Valja naglasiti da za prvi okvir svakog videa TI poprima vrijednost 0 jer ne postoji prethodni okvir

s kojim bi ga se moglo usporediti. Primjer usporedbe susjednih okvira i naglašavanja razlika među

njima je na prikazan na Slici 3.

7

Slika 3 – Primjer prikaza razlike u susjednim okvirima (preuzeto s [7])

3.2. Izračun objektivnih metrika TI i SI

Nakon što je uveden pojam prostorne i vremenske informacije i nakon što je rečeno da se

preko ta dva parametra vrši analiza video sadržaja, objasnit će se kako dolazimo do vrijednosti

tih metrika. Potrebno je pokrenuti dvije skripte napravljene u programskom jeziku MATLAB [8].

Jedna od njih služi za računanje metrika SI-a i TI-a, što je u biti i glavni cilj, a druga pomaže na taj

način da se izračun vrši za sve video datoteke u definiranoj mapi.

Nakon što se izvrši rad skripte dobivamo SI i TI vrijednosti u tekstualnoj datoteci results.txt

koja najprije ispiše ime video zapisa, te nakon jednog praznog retka počinje ispisivati SI, pa TI,

odvojene točka-zarezom. Primjer prikazuje Slika 4. Vrijednosti svakog okvira se ispisuju u novom

retku. Prije prelaska na novi video ispisuju se dva prazna retka kako bi kraj bio lakše uočljiviji.

Još valja naglasiti kako kod izračuna metrike TI i SI na razini cijelog video zapisa, a ne u svakoj

sekundi, one uzimaju maksimalnu vrijednost dobivenu tijekom trajanja video zapisa.

8

Slika 4 – Ispis prvih nekoliko redaka datoteke results.txt u alatu Notepad++ [9]

Nakon što se raspolaže izračunatim vrijednostima, kako bi ih bilo lakše razumjeti i predočili si

razliku u dobivenim brojevima između različitih igara nužno ih je nekako grafički prikazati. Za

prikaz je odabrana kumulativna funkcija distribucije (engl. cumulative distribution function –

CDF). Radi se o funkciji koja će nam te vrijednosti prikazati jasno i lako shvatljivo.

Definicija: 𝐹(𝑥) = 𝑃(𝑋 ≤ 𝑥) = ∑ 𝑝(𝑦)𝑦≤𝑥 , tj. F(x) je vjerojatnost da slučajna varijabla poprimi

vrijednost manju ili jednaku od x. Pri tome vrijedi da je F(-∞) = 0 i F(+∞) = 1.

CDF grafovi prikazani u nastavku izrađeni su alatom MATLAB R2018a unosom dobivenih SI i

TI vrijednosti u polja podataka tipa double te naredbe cdfplot.

9

4. Analiza objektivnih metrika prethodno snimljenih

video zapisa

4.1. Postojeći skup podataka

Postojeći video sadržaj kojim se raspolaže nastao je u sklopu projekta Q-MANIC na Fakultetu

elektrotehnike i računarstva, a opisan i analiziran je u radu [11]. Skup podataka se sastoji od 250

video zapisa, svaki u trajanju od 30 sekundi. Svaki video je sniman ili pri 30 FPS-a ili pri 60 FPS-a.

Snimljeno je po 10 video zapisa za svaku igru, dakle raspolažemo s podacima za 25 različitih igara.

Igre su nabrojane u Tablici 1.

Tablica 1 – Popis igara iz skupa podataka

Bastion

Batman: Arkham Origins

Burnout Paradise

Civilization V

Company of Heroes

Counter-Strike: Global Offensive

Dota

Fable

Far Cry 2

GRID 2

Halo: Spartan Assault

Hearthstone

Heroes of the Storm

Joe Danger 2

Medieval II

Orcs Must Die! Unchained

Poker Night 2

Rocket League

Runner 2

Serious Sam 3

The Elder Scrolls V: Skyrim

South Park

The King of Fighters XIII

Trias Evolution

Warhammer 40,000: Dawn of War – Dark Crusade

Pokriveno je poprilično veliko područje igara i što se tiče žanra igre, dinamike scena, perspektive

igrača, broja interakcija u sekundi i sličnoga.

10

4.2. Analiza igara odabranih iz postojećih žanrova

Za prvu analizu želi se napraviti usporedbu igara koje su odabrane kao predstavnici različitih

tradicionalnih žanrova. S obzirom na to da se raspolaže sa zapisima za čak 25 igara odlučeno je

da radi jednostavnosti i lakše usporedbe odaberu 3 igre. Prva je GRID 2, simulacija

automobilističkih utrka, zatim Poker Night 2, Texas hold 'em poker simulacija i Heroes of the

Storm, koja je multiplayer battle arena. Kao što je već spomenuto, za svaku od igara je snimljeno

10 video zapisa u trajanju od 30 sekundi pri 30/60 FPS-a, tako da za svaki zapis postoji ukupno

900 ili 1800 okvira.

4.2.1. Prostorna informacija

Slika 5 – Prikaz dobivenih SI vrijednosti za igru GRID 2

Slika 5 prikazuje kako se na uzorku od 10 video zapisa za igru GRID 2 dobivaju vrlo slični

grafovi, osim za jedan video zapis koji odstupa u početku, a kasnije se sve više približava

simetričnosti ostalih. Vrijednost SI-a pri kojoj vjerojatnost počinje rasti s 0 nalazi se na nekoj

prosječnoj vrijednosti od 47, a maksimalnu vrijednost SI postiže na intervalu 63 – 68. Dakle,

većina video zapisa (oko 70%) ima SI vrijednosti na intervalu između 47 i 63.

11

Slika 6 – Prikaz dobivenih SI vrijednosti za igru Poker Night 2

Na ovom primjeru je situacija nešto drugačija. Od devet dobivenih grafova, prikazanih na

Slici 6, gotovo se ne može naći dva grafa koji po vrijednostima koje prikazuju daju iznimno veliku

sličnost. Čak se i može naći određena simetričnost u izgledu grafova, ali ne i u vrijednostima koje

postižu. Govoriti o nekoj prosječnoj minimalnoj SI vrijednosti je dosta teško jer bi se dobila

neispravna vrijednost. Razlika između najmanje (46) i najveće (64) minimalne SI vrijednosti je

prevelika. Ako se to usporedi s igrom GRID 2, najmanja minimalna SI vrijednost se čak vrlo dobro

poklapa, dok se najveća minimalna SI vrijednost kod igre Poker Night 2 poklapa s maksimalnom

vrijednošću koju uopće poprima SI za igru GRID 2. Gledajući maksimalne vrijednosti SI-a za igru

Poker Night 2 ponovno je otežano govoriti o srednjoj vrijednosti. Raspon maksimalnih SI

vrijednosti je od 73-83. Kada se to usporedi s igrom GRID 2 vidi se da su i maksimalne SI vrijednosti

veće za igru Poker Night 2. Preko 80% SI vrijednosti je preko 60, pa se može zaključiti da igra

Poker Night 2 u globalu ima više detalja, tj. raznolikiju scenu gledajući jedan okvir.

12

Slika 7 – Prikaz dobivenih SI vrijednosti za igru Heroes of the Storm

Na Slici 7 se ponovno nailazi na neke sličnosti te simetričnosti. Šest grafova s lijeve strane

ima vrlo slične vrijednosti, posebice na intervalu u kojem F(x) postiže vrijednosti između 0,3 i 0,9.

Preostala četiri grafa koja su pomaknuta u desno postižu veće SI vrijednosti, ali kada bi ih se

translatiralo na preostale grafove ponovno bi se vidjela dosta velika sličnost. Za većinu video

zapisa minimalna SI vrijednost je između 43 i 45, dok je za ostale 47, 49 i 52. U usporedbi s

prethodna dva primjera vidljivo je da se minimalna SI vrijednost ponovno nalazi oko brojke 47.

Maksimalne vrijednosti se nalaze na intervalu od 55 do 60, dok samo jedan video odstupa i njegov

maksimalni SI je 64. Maksimalne SI vrijednosti prilično razlikuju od ostatka distribucije. Čak 70%

SI vrijednosti se nalazi između 47 i 52, a samo 10% ih je manje od 46. Dobivene vrijednosti su

sličnije onima iz prvog primjera i shodno tome, sličnih razlika u odnosu na drugi primjer.

Kad se napravi usporedba vrijednosti dobivenih za sve tri igre vidi se da svaka igra daje

različite oblike grafova izrađenih od dobivenih SI vrijednosti. Naravno da postoji i razlika između

grafova gledajući samo jednu igru, no uzimajući u obzir vrijednosti koje dobivamo i kako su te

vrijednosti rasprostranjene, zaključuje se da je moguća razlika u distribuciji, no postoji sličnost

među konačnim SI vrijednostima. Usporedbom minimalnih i maksimalnih vrijednosti SI-a dolazi

se do nekih očekivanih vrijednosti i podudarnosti.

13

4.2.2. Vremenska informacija

Slika 8 – Prikaz dobivenih TI vrijednosti za igru GRID 2

Rečeno je da TI daje informaciju o tome kolika promjena se dogodila između podudarnih

piksela u dva susjedna okvira. Što je brojka veća, veća je i promjena, tj. pokreti koji su se dogodili

su veći. Logično je zaključiti da će zato dinamičnije igre imati puno veće maksimalne TI vrijednosti,

te će dobar dio grafa biti u području visokih TI vrijednosti.

GRID 2 je dinamična igra, što Slika 8 i pokazuje. Svi dobiveni grafovi su vrlo slični i daju

relativno visoke TI vrijednosti. Za sve video zapise preko 80% TI vrijednosti su veće od 12, a 70%

TI vrijednosti je na intervalu 13-30. Maksimalne TI vrijednosti su na intervalu od 35 do 40, iako

dio grafova prikazuje da neki video zapisi maksimalnu TI vrijednost postižu na vrijednosti puno

većoj od 40, posebice jedan primjer čiji je maksimum iznad 70. Skreće se pažnja na to da se taj

slučaj dešava u manje od 1% svih slučajeva, što se praktički može i zanemariti.

14

Slika 9 – Prikaz dobivenih TI vrijednosti za igru Poker Night 2

Igra Poker Night 2 daje do sad najsimetričniji prikaz dobivenih TI vrijednosti. Svih deset

grafova izrađenih iz dobivenih TI vrijednosti se podudaraju na vrlo velikom području. S obzirom

da se radi o kartaškoj igri, za pretpostaviti je da se radi o statičnoj igri gdje nema previše promjena

u scenama. I tu tvrdnju potkrepljuju vrijednosti prikazane na Slici 9 jer svi grafovi imaju strm

uspon na niskim TI vrijednostima. Za 8 od 10 video zapisa je preko 75% TI vrijednosti manje od

10. Sagledaju li se svih 10 video zapisa zajedno uočava se da je 60% TI vrijednosti manje od 9, a

preko 90% svih TI vrijednosti je manje od 20. Maksimalne TI vrijednosti ponovno dosta odstupaju

od ostatka distribucije i postižu se na intervalu od 30-40, osim par slučajeva, kojih je ponovno

manje od nekoliko postotaka, u kojima TI vrijednosti idu preko 70.

Slika 10 – Prikaz dobivenih TI vrijednosti za igru Heroes of the Storm

15

Na primjeru za igru Heroes of the Storm, prikazanom na Slici 10, dolazi se do prikaza u kojem

postoje malo veće razlike među vrijednostima. Oblici grafova jesu slični, ali dobivene TI

vrijednosti se ne poklapaju. Preko 70% svih TI vrijednosti je ispod 15. Minimalna TI vrijednost je

0, a maksimalne TI vrijednosti se postižu pri brojci od 30. Zanimljivo je da dio grafova ne počinje

od dijela koje označava da je vjerojatnost nula, već od neke malo veće vrijednosti, no ne radi se

o pogrešci. Na tom dijelu graf pokazuje da je za određene video zapise vjerojatnost da je TI jednak

nuli veća od 0%. Do toga je došlo jer postoji puno okvira čija je TI vrijednost jednaka nuli. Vidi se

i kako taj dio izgleda kao pravac paralelan s x osi koordinatnog sustava, što govori da je

vjerojatnost da je TI manji ili jednak od odabrane vrijednosti jednaka za cijeli taj interval.

Ponovno se može usporediti sva tri pokusa i ponovno se vrijednosti poklapaju s početnim

predviđanjima. Dinamičnije igre su generirale veće TI vrijednosti i stoga su i grafovi iscrtani na

visokim TI vrijednostima, dok se za statične igre dobiva suprotno.

16

4.3. Analiza igara odabranih na temelju predloženih

kategorija igara

Nakon utvrđenih razlika u dobivenim SI i TI vrijednostima za različite žanrove igara, ovaj put

će se provjeriti postoje li, i ako postoje, kakve su razlike u dobivenim vrijednostima metrika za

igre odabrane na temelju predloženih kategorija igara [11]. Ponovno se napominje da se

raspolaže s ukupno 250 video zapisa za 25 igara i odlučeno je da se u ovom poglavlju grafički

prikažu vrijednosti za samo njih pet te napravi usporedba istih. Odabrane igre su Bastion, Heroes

of the Storm i Poker Night 2 kao predstavnike igara iz klastera 1 te Serious Sam 3 i Orcs Must Die!

Unchained kao primjeri igara iz klastera 2.


Slijedi usporedba dobivenih SI vrijednosti, koji su grafički prikazani na Slici 11. Za igru Bastion

se odmah može uočiti kako samo jedan graf odstupa od svih ostalih i to, samo na intervalu na

kojem F(x) poprima vrijednosti od 0-0,3. Radi tih okolnosti više pažnje se može usmjeriti na

preostalih 9 grafova. Bastion je igra u kojoj je mapa po kojoj se igrač kreće vrlo raznolika i šarena.

Ima mnogo sitnih detalja i različitih objekata. To se vidi i po tome što maksimalne SI vrijednosti

startaju u krugu brojke 70, a završavaju na intervalu vrijednosti 80-85 uz jednu iznimku gdje SI

prelazi vrijednost od 90. Odmah se može uočiti i to da je interval na kojem se kreću SI-evi

poprilično kratak, tj. gotovo sve SI vrijednosti su na intervalu između 65 i 85, što znači da

maksimalne vrijednosti dobro opisuju cijeli video zapis. Taj podatak je moguće potkrijepiti

činjenicom da se scena u igri ne mijenja u velikoj količini, tj. razina detalja je gotovo pa stalna.

Vidi se i kako dio grafova na jednom svom intervalu izgleda slično kao uzlazni pravac. To je interval

na kojem je F(x) između 0,2 i 0,95. Na tom intervalu SI vrijednosti poprimaju vrijednosti između

74 i 84. Vjerojatnost da je SI nekog nasumičnog okvira na tom intervalu iznosi 75%.

Grafovi dobiveni od SI vrijednosti za igru Hearthstone daju drugačiju zanimljivu situaciju.

Grupirani su u dvije odvojene grupe čije vrijednosti variraju oko jedne točke. Na lijevoj strani

koordinatnog sustava vidimo prvih šest grafova čiji se minimalne SI vrijednosti jako razlikuju,

štoviše, gotovo pa je svaka drugačija, dok se na dijelu gdje je F(x) = 0,39 počinju približavati jedan

drugome i do kraja nastavljaju u veoma sličnim oblicima te se maksimalne SI vrijednosti postižu

na intervalu 69-73. U ovoj grupi se 60% svih SI vrijednosti nalazi u intervalu vrijednosti 62-73.

Druga grupa je formirana od četiri grafa koji vrlo slične distribucije. Vrlo su strmi, tj. brzo dolaze

od svojeg minimuma do maksimuma, a cijeli taj interval SI vrijednosti je vrlo kratak (od 70-73 do

76-78), tj. svi video zapisi imaju SI vrijednosti na intervalu između 70 i 78 što ponovno znači da

maksimalne SI vrijednosti odlično opisuju cijeli video zapis. To što dolazi do grupacije se može

objasniti na način da u igri postoje dva temeljna različita scenarija koji se razlikuju po detaljima.

S obzirom da se radi o kartaškoj igri na poteze u kojoj igrač vidi samo kartaško polje i karte radi

17

Slika 11 – Usporedba dobivenih SI vrijednosti za igre Bastion, Hearthstone, Heroes of the Storm,

Orcs Must Die! Unchained i Serious Sam 3

18

se o promjenama kao što je primjerice faza napada i faza obrane koja se drugačije prikazuje igraču

ili nešto slično.

Za igru Heroes of the Storm je već ponešto napisano u prethodnom poglavlju. Spomenuto je

da su i ovdje grafovi izrađeni iz dobivenih SI vrijednosti grupirani u dvije odvojene grupe te da u

lijevoj grupi ponovno postiji jedan dio koji podsjeća na uzlazni pravac. Minimalne SI vrijednosti

se nalaze na intervalu 42-45, a maksimalne SI vrijednosti oko brojke 60. 80% svih SI vrijednosti se

nalazi na intervalu 46-60 i vidi se da je cijeli taj interval pozicioniran na manjim SI vrijednostima

od prethodne dvije igre. Bitke u Heroes of the Storm se odvijaju na uglavnom jednolikim mračnim

mapama što objašnjava taj podatak. U nekim trenucima u kojima se odvija žešća borba u kojima

sudjeluje puno više likova broj detalja naravno raste i to je razlog varijacijama i grupacijama

grafova, a uz to gotovo je nemoguće odigrati dvije iste borbe (pogotovo u samo 10 primjera), a

time i generirati otprilike istovjetan video sadržaj u ovakvoj vrsti igre.

Igra Orcs Must Die! Unchained je još jedan primjer u kojem SI vrijednosti svih deset video

zapisa poprimaju vrlo slične vrijednosti na velikom intervalu. Minimalne SI vrijednosti se jako

dobro poklapaju, za osam video zapisa je to vrijednost od 43-44. Za jedan video zapis se vidi da

je minimalna SI vrijednost 9, no s obzirom da se radi samo o jednom okviru, radi se o vjerojatnosti

koja se može i zanemariti. U tom slučaju se i taj video zapis podudara s ostalih 8. I još je preostao

posljednji graf koji se ipak razlikuje od preostalih devet, ali samo na intervalu na kojem je F(x)

između 0 i 0,11. Na tom intervalu je vjerojatnost nešto drugačija od ostatka i u biti postoji

vjerojatnost da je SI manji od 45. Nakon ta dva odstupanja u početku SI vrijednosti zajedno rastu

prema brojci 50 koju lagano i prelaze na F(x) = 0,5. Nakon toga se manji dio grafova počinje

razilaziti od ostalih, ali ne u velikoj mjeri i ne dolazi do razlike u SI vrijednostima, nego u

vjerojatnostima da SI nekog nasumičnog okvira poprimi tu vrijednost. Što se više grafovi

približavaju svojoj maksimalnoj SI vrijednosti, ponovno se približavaju jedan drugome i

maksimum poprimaju na intervalu 59-65. Ponovno se radi o vrijednostima manjima od onih za

Bastion i Hearthstone i sličnima onima od Heroes of the Storm.

Posljednja analizirana igra je Serious Sam 3. Odmah se može uočiti da je raspon mogućih

SI vrijednosti vrlo velik. Minimalne SI vrijednosti počinju oko broja 20 i kreću sporo rasti. Nekoliko

grafova odmah odstupa, ali većina ih zajedno nastavlja i SI vrijednost 30 poprimaju u nešto manje

od 20%, a 50 u nešto više od 30% slučajeva. Na SI vrijednosti 60 svi grafovi počinju rasti puno brže

i završavaju na vrijednostima iza 70. Onih nekoliko ranije spomenutih grafova odstupaju od

ostatka na tri različita načina. Kod prvog od njih vjerojatnosti rastu puno sporije dok SI ne dođe

do vrijednosti 61, a onda zajedno s ostatkom raste prema svojoj maksimalnoj SI vrijednosti. Drugo

odstupanje je takvo da graf izgleda poput pravca, tj. linearno raste od minimuma do maksimuma

i čak završava s većim maksimumom od ostatka. I treći primjer je sličan kao i prvi, samo što su

ovaj put vjerojatnosti veće od ostatka dok se ne dođe do dijela gdje je SI 60 i tada se ponaša

poput većine. Ta odstupanja i činjenicu da je raspon SI-a vrlo širok možemo objasniti time što su

mape kojima se igrača kreće vrlo raznolike. Ima mjesta koja su dosta jednolika, poput pustinja

kod kojih ima samo nekoliko biljaka, ali i mjesta puno većih detalja kao što su neke građevine,

zgrade i slično. Ukupno su to vrijednosti manje od Bastiona, a u rangu s Hearthstoneom veći od

ostatka.

19

Tablica 2 – Tablični prikaz prosječnih SI vrijednosti za analizirane igre

P(x)/Ime igre Bastion Hearthstone HOTS OMD SS3

1.0 84.14 76.62 60.39 63.01 74.21

0.9 82.13 70.89 55.12 58.28 68.16

0.8 81.02 70.23 53.87 56.31 64.52

0.7 80.27 69.59 53.13 54.88 61.27

0.6 79.34 68.73 52.60 53.23 59.88

0.5 78.39 68.03 52.16 51.46 56.41

0.4 77.69 66.68 51.55 50.56 50.61

0.3 76.34 65.41 50.82 49.79 44.81

0.2 73.73 64.55 50.17 48.58 28.04

0.1 69.61 64.01 48.95 47.70 25.41

0 65.16 59.47 46.30 41.66 20.37


Usporedba vrijednosti dobivenih za TI je prikazana na slici 12. Rečeno je da veće vrijednosti

označavaju veću promjenu između susjednih okvira, tj. pokazuju da se radi o video sadržaju s više

pokreta. Odabrano je pet igara različitih dinamika za koje će provjeriti poklapaju li se dobivene

vrijednosti s pretpostavkama.

Igru Bastion je najbolje opisati kao statičnu. Grafovi dobiveni od TI vrijednosti su jednoliko

grupirani (po pet u svakoj grupi) u dvije grupe s različitim vjerojatnostima, a razlika između te

dvije grupe je posebice vidljiva na intervalu na kojem su TI vrijednosti između 0 i 30. Gledajući

najprije grupu koja je pozicionirana iznad druge (veće vrijednosti na ordinati) vidljivo je kako su

za tih pet grafova vjerojatnost da je TI jednak nuli vrlo velika, iznosi čak 26-28%. Kada TI iznosi

nula znači da između dva susjedna okvira nema nikakve razlike, tj. da nije došlo do nikakvog

pokreta. To sve se za sad savršeno poklapa s pretpostavkom da se radi o statičnoj igri.

Promatrajući grafove dalje uočava se da dolazim do visokih vjerojatnosti za srednje TI vrijednosti.

Tako je vjerojatnost da je TI manji od 25 čak 35-55% za ovu grupu. Iza toga vrijednosti počinju

rasti brže, što znači i da vjerojatnosti za veće TI-eve rastu puno brže. Taj dio ukazuje da igra ipak

ima neke dinamične elemente. Konačne maksimalne TI vrijednosti kruže oko broja 55. Druga

grupa starta s nižim vjerojatnostima za niske TI vrijednosti. Radi se o jako sličnim oblicima kao što

su grafovi iz prve grupe, pa ponovno vjerojatnosti počinju rasti dosta brže kada TI dođe do

vrijednosti od 25. Maksimalna TI vrijednost za ovu grupu je 60, a oko 50% svih TI vrijednosti se

nalazi na intervalu 26-40. Tako se u konačnici može zaključiti da igra nije statična u tolikoj mjeri

koliko je očekivano.

20

Slika 12 - Usporedba dobivenih TI vrijednosti za igre Bastion, Hearthstone, Heroes of the Storm,


21

Za igru Hearthstone je pretpostavka da se radi o najstatičnijoj od izabranih igara. Odmah se

može uočiti vrlo brz uspon TI vrijednosti prema vrhu koordinatnog sustava. Preko 50% svih TI

vrijednosti je manje od 5, za neke primjere čak i 88% svih vrijednosti. Nadalje, 74% svih TI

vrijednosti je manje od 10, a za sve primjere je barem 89% TI vrijednosti manje od 20. Odmah je

moguće potvrditi da se radi o iznimno statičnoj igri. Maksimalne TI se postižu na vrijednostima

kao što su 37, 39, 45 i slično, no za sve takve primjere su vjerojatnosti manje od nekoliko

postotaka, nekad čak i manje od 1%.

Za igru Heroes of the Storm je kao i u analizi dobivenih SI vrijednosti ponešto napisano u

prethodnom poglavlju. Za pet video zapisa dobiveni su grafovi koji se vrlo dobro poklapaju na

cijeloj svojoj domeni. Za njih je mala vjerojatnost da je TI manja od 5, ali je najveća vjerojatnost

da je između 5 i 10 i oko 70% svih TI vrijednosti je na tom intervalu. Vjerojatnost da je TI manji

do 10 iznosi oko 86%. Preostala vjerojatnost, koja očito nije velika, se odnosi na preostale TI

vrijednosti koje dolaze do brojke 25. Za ovaj dio su vrijednosti idealne i poklapaju se s tvrdnjom

da je i ovo statična igra. Spomenuto je da preostalih pet grafova ne počinju od nule na ordinati,

što znači da je vjerojatnost da je TI jednak nuli veća od 0%, i iznosi oko 9%. Ista vjerojatnost stoji

do dijela gdje TI postiže vrijednost 5 i zatim se grafovi počinju razilaziti. Ipak za sve ponovno vrijedi

velika vjerojatnost za manje TI vrijednosti, ali ipak nešto veće od prvih pet grupiranih grafova.

Četiri primjera ima 86% svih TI vrijednosti ispod 15, a zadnji preostali primjer 72% svih TI

vrijednosti, dakle, ponovno govorimo o velikom iznosu vrijednosti. Maksimalne TI vrijednosti se

postižu u vrijednostima između 30 i 35, ali u svega nekoliko posto vjerojatnosti. Kada se grupno

sagleda svih 10 primjera uočavaju se velike vjerojatnosti za male TI vrijednosti, ali ipak postoji

šansa da dođe i do većih promjena u susjednim okvirima, tj. da dođe do većih pokreta u video

zapisu. Tako se potvrđuje da se radi o statičnoj igri, a ove veće pokrete moguće je potkrijepiti

činjenicom da igrač može naglo promijeniti dio mape koji mu se prikazuje i na taj način promijeniti

veliki dio, ako ne i cijeli okvir koji mu se prikazao kao prethodni. Takve promjene sigurno neće

raditi često, već samo u rijetkim situacijama kada želi provjeriti situaciju bitke ili nešto slično na

drugim dijelovima mape.

Za igru Orcs Must Die! Unchained pretpostavka je da se radi o dinamičnoj igri. Pri niskim TI

vrijednostima vidi se kako se grafovi odmah razdvajaju, ali u jako sličnim oblicima nastavljaju

prema maksimalnim TI vrijednostima. Vjerojatnosti jako variraju i tako vjerojatnost da je TI manji

od 10 iznosi između 15 i 58%. Te varijacije se nastavljaju, ali i postepeno smanjuju i tako se

vjerojatnost da je TI manji do 20 kreće između 82 i 98%. Kao neku realnu maksimalnu TI vrijednost

određuje se brojku 30, iako TI raste čak i do 60 s vjerojatnošću manjom od 1%. Otprilike 70% svih

TI vrijednosti je na intervalu 8-20 i zato ovaj put neočekivano nije moguće u potpunosti potvrditi

početnu pretpostavku jer se po analiziranim vrijednostima pokazuje da je ova igra tek nešto više

dinamična od Heroes of the Storm.

Za kraj je ostala igra Serious Sam 3 za koju je pretpostavka da je najdinamičnija od ovih pet,

pošto se radi o pucačini iz prvog lica. Na intervalu na kojem TI poprima vrijednosti između 0-10

su vjerojatnosti vrlo niske. Pogledom na sredinu, tj. na dio gdje je F(x)=0,5, se vidi da TI postiže

vrijednosti između 24 i 31. Već sada je moguće uviditi da se zaista radi o dinamičnoj igri, pa je još

preostalo provjeriti radi li se doista o najdinamičnijoj od odabranih igara. Vjerojatnost da je TI 40

je između 83 i 92%, osim za jedan graf kod kojeg je ta vjerojatnost 75%. Za TI 50 je vjerojatnost

95-97%, a za već spomenuti graf koji odstupa je 90%. Drugim riječima, 60% svih TI vrijednosti je

veće od 20, a 25% svih TI vrijednosti je veće od 30. Vrijednosti veće od 40 će imati čak 7% svih TI

22

vrijednosti. Konačna maksimalna TI vrijednost se postiže pri brojci 81 koja je najveća od svih do

sada. Sada se može potvrditi da je to doista najdinamičnija igra provedena kroz analizu.

Tablica 2 – Tablični prikaz prosječnih TI vrijednosti

P(x)/Ime igre Bastion Hearthstone HOTS OMD SS3

1.0 52.36 31.16 23.74 38.64 66.40

0.9 38.74 12.90 12.90 18.47 45.71

0.8 35.13 7.87 11.08 16.48 37.35

0.7 32.79 5.45 9.97 14.71 35.83

0.6 30.57 3.97 9.25 12.93 30.67

0.5 28.39 2.47 8.36 11.31 26.83

0.4 24.28 2.09 7.78 10.63 24.89

0.3 16.83 1.13 7.02 9.79 22.42

0.2 11.28 0.82 6.26 7.60 18.39

0.1 6.52 0.53 5.13 4.27 14.58

0 1.04 0 0 0 0

23

5. Analiza objektivnih metrika dviju igara na

velikom skupu podataka

5.1. Metodologija

Nakon izvršenog ispitivanja postojećeg video sadržaja odlučeno je napraviti dodatnu studiju

u kojoj će se snimiti novi video sadržaj za dvije odabrane igre. Cilj ovog eksperimenta je provjeriti

jesu li za neku igru distribucije na velikom skupu podataka jednake onima iz prethodnog

eksperimenta. Odlučeno je da će te dvije igre biti Heroes of the Storm te Bastion.

Snimanje je odrađeno kao jedan eksperiment u kojem je sudjelovalo 10 grupa koje se

sastojale od 3 do 4 igrača (9 grupa od 4 igrača i jedna od 3 igrača). Sesije igranja su se odvijale u

kontroliranim laboratorijskim uvjetima na Fakultetu elektrotehnike i računarstva. Laboratorijsko

okruženje je prikazano na slici 13.

Slika 13 – Laboratorijsko okruženje [11]

Na računalima je korištena usluga Steam In-Home Streaming. Računala koja su na Slici 13

označena kao PC1-PC4 su klijentska računala na kojima je instalirana klijentska Steam aplikacija

te su ona korištena kao Steam In-Home Streaming klijenti. Računala označena kao PC5-PC8 su

korištena kao Steam In-Home Streaming poslužitelji. Konfiguracija svih računala je prikazana u

Tablici 4. Svaki klijent je bio spojen na odgovarajućeg poslužitelja te je na taj način omogućeno

da u svakoj grupi po četiri igrača mogu istovremeno igrati igru tokom eksperimenta.

Tablica 4 – Konfiguracija klijentskih i poslužiteljskih računala

Klijentska računala Poslužiteljska računala

Oznake PC1, PC2, PC3, PC4 PC5, PC6, PC7, PC8

Operacijski sustav Windows 7 Windows 8

Procesor Intel 3.3 GHz i3 Intel 3.6 GHz i7

RAM 4 GB 8 GB

Grafička kartica GIGABYTE Radeon R7 250 ASUS GT740 OC

24

Svaki sudionik je snimio šest video zapisa, po 3 za svaku igru. Svih šest snimki je odrađeno pri 60

FPS-a, dok je mijenjana bila izlazna brzina videa. Svaka igra je snimana po jednom pri 3 Mbps, 5

Mbps te 10 Mbps. Promjena izlazne brzine se vršila putem Steamove developerske konzole

pokretanjem unaprijed pripremljenih skripti. Igrači su igrali igre na jednakim monitorima pri

jednakim postavkama na HD ready rezoluciji (720p). Iako su igrači pri svakim različitim

postavkama igru igrali nešto dulji period, snimke su kraćeg trajanja, u prosjeku po 15 sekundi.

Nakon izvršenog eksperimenta dosegnuta je brojka od 192 ispravna video zapisa, od kojih je 92

zapisa za igru Bastion, a preostalih 100 za igru Heroes of the Storm.

5.2. Rezultati

Cijela ova dodatna studija je napravljena s ciljem provjere hoće li se dobivene vrijednosti

poklapati kada se u analizu uzme puno veći skup podatak i kada se nove vrijednosti usporede s

onima iz prethodnog ispitivanja. Izvršen je izračun za svih 192 video zapisa, no radi se o brojci

koju nije lako grafički prikazati pa je odlučeno dobivene vrijednosti prikazati na dva načina. Prva

slika će prikazati jedan graf koji je izrađen iz prosječnih vrijednosti svih video zapisa, a druga slika

će prikazati grafove za deset odvojenih, nasumično odabranih video zapisa za svaku igru.


Slika 14 – Prikaz dobivenih prosječnih SI vrijednosti za igru Bastion

25

Slika 15 – Prikaz SI vrijednosti za deset nasumično odabranih video zapisa igre Bastion

Za igru Bastion ovaj put su ovaj but dobivene raznolikije SI vrijednosti nego u prethodnom

pokusu. One su prikazane na Slici 14 i Slici 15. Tada su gotovi svi grafovi imali minimalne SI

vrijednosti blizu brojke 70, a ovaj put se nailazi na puno više varijacija i za gotovo sve odabrane

zapise su minimalne vrijednosti dosta manje od 70. Slika 15 prikazuje da su to vrijednosti 9.97,

30.82, 43.66, 55.08 itd., tako da je teško naći neki zajednički minimum. Zadnji put je spektar

mogućih SI-eva bio puno uži, dok ovaj put nije moguće naći neke precizne zajedničke intervale,

ali može se istaknuti onaj na kojem SI poprima vrijednosti između 60 i 80 jer tamo se nalazi najviše

SI vrijednosti, njih 60%. S obzirom da se radi o igri u kojoj su većinu vremena scene vrlo slične

ovaj podatak je pomalo neočekivan. Nakon usporedbe maksimalnih SI vrijednosti nailazi se na

sličnosti jer se ponovno radi o vrijednostima 80-90 uz još neke vrijednosti manje od 80. U

prethodnom primjeru je najveća vjerojatnost bila da je SI nasumično odabranog okvira između

75 i 85, a ovaj put između 60 i 87, što je vidljivo iz Slike 14. Radi se o donekle sličnim vrijednostima.

Dakle, određen dio vrijednosti se poklapa onima iz prethodnog pokusa, iako ovaj put postoji puno

više varijacija što je dovelo do mnogo većeg spektra mogućih SI vrijednosti. Stoga kaotičnost se

potvrđuje, ali iza nje se nalazi logično obrazloženje. S obzirom da se računa SI na razini cijelog

videa, a ne u svakoj sekundi, ova metrika će uzeti maksimalnu vrijednost tokom trajanja video

zapisa. Zaključak je da postoje razlike u distribuciji, ali konačne maksimalne SI vrijednosti imaju

sličnu vrijednost.

26

Slika 16 - Prikaz dobivenih prosječnih SI vrijednosti za igru Heroes of the Storm

Slika 17 - Prikaz SI vrijednosti za deset nasumično odabranih video zapisa igre Heroes of

the Storm

Kod igre Heroes of the Storm i prikaza dobivenih vrijednosti za njezinih deset nasumičnih

video zapisa, prikazanih na Slici 16 i Slici 17, vidi se mnogo različitih oblika, pozicioniranih na

različitim vrijednostima. Ponovno se nailazi na odstupanja od prethodnog pokusa, isto kao i u igri

Bastion, ali i situacija oko različitih distribucija i sličnih maksimalni SI vrijednosti se ponovila.

Minimalne SI vrijednosti se nalaze na intervalu vrijednosti 0-8, a u prethodnom primjeru su to

bile SI vrijednosti oko 45. Dolazi se do prvog ogromnog odstupanje. Gotovo 60% svih SI vrijednosti

je na intervalu 10-30. Maksimalne SI vrijednosti su pak sličnije, ali se ipak ponovno razlikuju. Ovaj

put se radi o nešto manjim vrijednostima, oko 52. U prvom pokusu je maksimalna SI vrijednost

išla preko 60. Dakle o nekakvom preklapanju baš i ne možemo govoriti. Ranije je spomenuto da

se radi o igri koja nema puno sličnosti između dva različita video zapisa jer igrač ima gotovo

27

beskonačno opcija promjene scene u smislu pogleda na mapu, tj. svoj pogled na mapu može

pomicati u bilo kojem smjeru i to za bio koju distancu. Možemo govoriti i o mogućnosti da svaki

igrač igri pristupa na drugi način i tako drugačije unosi naredbe i tako, različito mijenja scenu i

generira se drugačiji video sadržaj. No ipak razlike u dva pokusa su prevelike i zaključujemo da u

konačnici među njima nema sličnosti.


Slika 18 – Prikaz dobivenih prosječnih TI vrijednosti za igru Bastion


28

Igru Bastion je najjednostavnije opisati kao akcijski RPG i u prethodnom pokusu je

utvrđeno da igra nije statična, ali je ne možemo niti opisati kao dinamičnu, već je ona neka

mješavina. Kroz ovaj drugi pokus to možemo potvrditi jer dobivamo puno veće TI vrijednosti. One

su prikazane na Slici18 i Slici 19. Zadnji put je rečeno da je najveća vjerojatnost da TI poprimi

vrijednost između 0 i 30, a ovaj put 70% svih vrijednosti poprima TI na intervalu 47-63.

Maksimalna TI vrijednost prelazi brojku 77. Dobivaju se puno veće TI vrijednosti od očekivanih i

već na temelju ove dvije činjenice ponovno možemo potvrditi velika odstupanja od prošlog

pokusa.

Slika 20 – Prikaz dobivenih prosječnih TI vrijednosti za igru Heroes of the Storm

Slika 21 – Prikaz SI vrijednosti za deset nasumično odabranih video zapisa igre Heroes of the

Storm

29

Igru Heroes of the Storm je opisana kao statična, a kroz dobivene vrijednosti prethodnog

pokusa je ta teza i potvrđena. Tada je utvrđeno da je najveća vjerojatnost da je TI manji od 15.

Kada bi se prešla ta vrijednost rečeno je da TI svoj maksimum postiže na vrijednostima između

30 i 35. U drugom pokusu ponovno dobivene su niske TI vrijednosti, iako grafovi izrađeni od TI

vrijednosti među sobom nemaju nikakvih sličnosti. Sliku 21 je teško koristiti za usporedbi i teško

ju je opisati, ali Slika 20 prikazuje da je 89% svih TI vrijednosti ispod 15, a maksimalna TI vrijednost

se postiže pri brojci 32. Ovaj put napokon možemo potvrditi da dolazimo do prihvatljivih

preklapanja vrijednosti.

30

6. Zaključak

Računalni oblak je tehnologija koja je trenutno u neprestanom razvoju. Svojim modelom na

korištenje pruža dijeljene računalne resurse i usluge i time otvara brojne mogućnosti i za korisnike

i za pružatelje raznih usluga. Jedna od usluga koja je nastala iz tog koncepta su igre zasnovane na

računalnom oblaku. Radi se o ideji da se računalne igre više ne nalaze na računalima ili konzolama

korisnika, već da se nalaze na poslužitelju i svo izvođenje igre se vrši na njemu, dok korisnik na

svojem uređaju samo generira naredbe koje šalje na poslužitelj i prima generirani video sadržaj

koji je nastao kao odgovor na naredbu. Na taj način korisnik ne mora imati uređaj jake

konfiguracije, već mu je samo potrebna kvalitetna internetska konekcija.

Zadatak ovog rada bio je izvršiti analizu objektivnih metrika video sadržaja koji se generira

prilikom korištenja usluge igara zasnovanih na računalnom oblaku. U tu svrhu su je obavljen

pokus i izvršene su analize u kojima su se analizirali video zapisi nastali prilikom igranja različitih

tipova igara. Najprije su analizirane razlike u TI i SI vrijednostima dobivenim za igre različitih

žanrova. Pokazano je da različiti žanrovi daju i različite vrijednosti metrika. Simulacija

automobilističkih utrka je dala visoke TI i visoke SI vrijednosti, poker simulacija visoke SI i niske TI

vrijednosti, a multiplayer battle arena visoke SI i niske TI vrijednosti. Druga analiza je usporedila

razlike u dobivenim SI i TI vrijednostima za igre odabrane po predloženim kategorija igara. Igre

su podijeljene u dva klastera i pokazano je da postoje razlike između ta dva klastera jer jedan od

njih postiže nešto veće SI vrijednosti i dosta veće TI vrijednosti. U ovome eksperimentu je kod

većine primjera distribucija bila jako pravilna i simetrična. Treća analiza je provjerila poklapaju li

se dobivene vrijednosti na velikom skupu podataka onima koje su dobivene u prethodne dvije

analize. Kod dobivenih vrijednosti je bilo nekonzistentnosti u distribuciji, no konačne maksimalne

vrijednosti metrika su bile slične.

31

7. Literatura

[1] Mell, P., & Grance, T. (2011). The NIST definition of cloud computing.

[2] Cloud gaming: architecture and performance, https://www.semanticscholar.org/, 12.6.2018.

[3] Shea, R., Liu, J., Ngai, E. C. H., & Cui, Y. (2013). Cloud gaming: architecture and

performance. Ieee Network, 27(4), 16-21.

[4] A Comparative Quality Assessment Study for Gaming and Non-Gaming Videos

[5] ITU-T Rec. P.910, “Subjective video quality assessment methods for multimedia

applications,” April 2008.

[6] Sobel operator, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Sobel_operator

[7] Learning Layered Pictorial Structures from Video, https://www.researchgate.net/,

11.6.2018.

[8] MathWorks, https://www.mathworks.com/, 11.6.2018.

[9] Notepad++, https://notepad-plus-plus.org/, 11.6.2018.

[10] Cloud gaming dataset, http://www.fer.unizg.hr/qmanic/data_sets, 11.6.2018.

[11] Slivar, Sužnjević, Skorin-Kapov (2018). Game Categorization for Deriving QoE-Driven Video

Encoding Configuration Strategies for Cloud Gaming

[12] PlayStation Now, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/PlayStation_Now, 12.6.2018.

[13] GeForce Now, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/GeForce_Now, 13.6.2018.

https://www.semanticscholar.org/

https://en.wikipedia.org/wiki/Sobel_operator

https://www.researchgate.net/

https://www.mathworks.com/

https://notepad-plus-plus.org/

http://www.fer.unizg.hr/qmanic/data_sets

https://en.wikipedia.org/wiki/PlayStation_Now

https://en.wikipedia.org/wiki/GeForce_Now

32

8. Sažetak

Računalni oblak je svojim razvojem pružio nove mogućnosti za postojeće, ali i za razvoj novih

višemedijskih usluga. Tako je industrija računalnih igara uvidjela priliku za pokretanje nove usluge

– igre zasnovane na računalnom oblaku. Ideja je da se igra nalazi u oblaku, pa korisnik više ne

mora imati računalo ili konzolu snažne konfiguracije, već je dovoljan pristup mreži i uređaj koji

može generirati naredbe koje se šalju u oblak i ima mogućnost prikazati generirani sadržaj nastao

kao odgovor na ranije poslane naredbe.

U ovome radu je izvršena analiza objektivnih metrika video sadržaja generiranog korištenjem

usluge igara zasnovanih na računalnom oblaku. Video sadržaj je dobiven kroz eksperimente u

laboratorijsku okruženju na Fakultetu elektrotehnike i računarstva koristeći uslugu Steam In-

Home Streaming. Rezultati provedenih analiza su nam ukazali na razlike u prostornoj i

vremenskoj složenosti analiziranih igara. Pokazano je da igre različitih žanrova i različite dinamike

imaju različite distribucije te se razlikuju u svojim minimalnim i maksimalnim SI i TI vrijednostima.

33

9. Summary

Rapid development of cloud computing enables new possibilities for the existing

technologies, and the development of new multimedia services. Hence, the gaming industry

came with the a new paradigm – cloud gaming. The cloud gaming is a service where the game

content is stored entirely on the cloud, therefore the user doesn't need a powerful hardware to

access the game content. Instead the user only needs a network access and a device with

capability of handling and sending the user commands to the cloud, and displaying the generated

game content received in a form of video stream from the cloud.

This paper contains an analysis of objective video metrics for the videos generated using a

cloud gaming service. The video content was recorded during the experiments performed in the

laboratory environment at the Faculty of Engineering and Computing using the service Steam In-

Home Streaming. Results of the games we analyzed showed the differences in spatial and

temporal complexity. The games of different genres and different dynamics have shown that

their distributions and minimum and maximal SI and TI values are different.

34

10. Popis slika

Slika 1 – Pojednostavljeni prikaz igara zasnovanih na računalnom oblaku

Slika 2 – Primjer slike prije i nakon obrade Sobelovim filterom

Slika 3 – Primjer prikaza razlike u susjednim okvirima

Slika 4 – Ispis prvih nekoliko redaka datoteke results.txt u alatu Notepad++

Slika 5 – Prikaz dobivenih SI vrijednosti za igru GRID 2

Slika 6 – Prikaz dobivenih SI vrijednosti za igru Poker Night 2

Slika 7 – Prikaz dobivenih SI vrijednosti za igru Heroes of the Storm

Slika 8 – Prikaz dobivenih TI vrijednosti za igru GRID 2

Slika 9 – Prikaz dobivenih TI vrijednosti za igru Poker Night 2

Slika 10 – Prikaz dobivenih TI vrijednosti za igru Heroes of the Storm

Slika 11 – Usporedba dobivenih SI vrijednosti za igre Bastion, Hearthstone, Heroes of the Storm,


Slika 12 - Usporedba dobivenih TI vrijednosti za igre Bastion, Hearthstone, Heroes of the

Storm,Orcs Must Die! Unchained i Serious Sam 3

Slika 13 – Laboratorijsko okruženje

Slika 14 – Prikaz dobivenih prosječnih SI vrijednosti za igru Bastion


Slika 16 - Prikaz dobivenih prosječnih SI vrijednosti za igru Heroes of the Storm

Slika 17 - Prikaz SI vrijednosti za deset nasumično odabranih video zapisa igre Heroes of the

Storm

Slika 18 – Prikaz dobivenih prosječnih TI vrijednosti za igru Bastion


Slika 20 – Prikaz dobivenih prosječnih TI vrijednosti za igru Heroes of the Storm

Slika 21 – Prikaz SI vrijednosti za deset nasumično odabranih video zapisa igre Heroes of the

Storm

35

11. Privitak

Matlab skripte:

Skripta koja služi za izračun objektivnih metrika SI i TI i spremanje dobivenih vrijednosti u

tekstualnu datoteku:

SI_TI_p910_InnerWindow

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

% Compute the spatial (SI) and temporal (TI) indicators of a sequence

% as specified in P.910.

%

% input: <filename> : the filename of the input video sequence - input

must be in avi format

% <first_frame> : defines the beginning of the sequence; use "0" to

start from the beginning

% <last_frame> : defines the end of the sequence; use "0" to use

all frames until the end of the sequence

% <window> : the inner window for the computation of SI,

normal value is 20

%

%

% output: the values of SI and TI per frame

% display: The mena of SI and max of TI

%

% Author: Savvas Argyropoulos - [email protected]

function [SI ,TI] = SI_TI_p910_InnerWindow(filename, first_frame, last_frame,

window)

obj = VideoReader(filename);

vidFrames = read(obj);

36

NumberOfFrames = obj.NumberOfFrames;

Height = obj.Height;

Width = obj.Width;

SI = zeros(1, NumberOfFrames); % pre-allocation for

speed

TI = zeros(1, NumberOfFrames-1); % pre-allocation for

speed

prevFrameY = zeros(Height , Width); % pre-allocation for

speed

H = fspecial('sobel'); % used to find Gh

Hh = -(H') ; % used to find Gv

w=window;

if (first_frame==0)

start_frame=1;

else

start_frame = first_frame;

end

if (last_frame ==0)

end_frame = NumberOfFrames;

else

end_frame = last_frame;

end

fid = fopen ('results.txt', 'a');

[pathstr,name,ext] = fileparts(filename);

37

fprintf (fid, [name, '\r\n']);

for i=start_frame:end_frame

curFrameY = 0.2989*vidFrames(:,:,1,i) + 0.5886*vidFrames(:,:,2,i) +

0.1145*vidFrames(:,:,3,i); % compute the luma component from RGB values

curFrameY_window (1:Height-2*w , 1:Width-2*w) = double(curFrameY (

w+1:Height-w , w+1:Width-w)); % (Rows,Coloumns)!

Gv = imfilter(curFrameY_window, H, 'conv', 'replicate');

Gh = imfilter(curFrameY_window, Hh, 'conv', 'replicate');

p910Frame = sqrt(Gv.^2 + Gh.^2) ; % should I clip the values or not?

p910Frame = uint8(p910Frame);

SI(i) = std(double(p910Frame(:)),1);

disp (SI(i));

if(i>1)

D = double (curFrameY) - double(prevFrameY);

TI(i) = std(D(:),0);

disp (TI(i));

fprintf (fid, '%f; %f \r\n', [SI(i) TI(i)]);

else

disp 0;

fprintf (fid, '\r\n%f; %d \r\n', [SI(i) 0]);

end

prevFrameY = curFrameY;

38

end

fprintf(fid, '\r\n \r\n');

fclose (fid);

disp(['max TI max SI mean TI mean SI: ' filename ' ' num2str(max(TI)) ' '

num2str(max(SI)) ' ' num2str(mean(TI)) ' ' num2str(mean(SI)) ]);

Skripta koja služi za izračun nad više od jednog video zapisa istovremeno:

script_window_20_all_videos

directory = 'video' dirinfo = dir(directory);

subdirinfo = cell(length(dirinfo)); for K = 1 : length(dirinfo) thisdir = dirinfo(K).name; for file = dir(strcat(directory,'\',thisdir))'

%SI_TI_p910_InnerWindow(strcat(directory,'\',thisdir,'\',file.name),0,0,20); videofile = strcat(directory,'\',thisdir,'\',file.name); [pathstr,name,ext] = fileparts(videofile) if (~isempty(ext) && strcmp(ext,'.avi')) SI_TI_p910_InnerWindow(videofile,0,0,20);

end

end

end

Documents

Analiza objektivnih metrika video sadržaja igranja igara ... Roglic 2018.pdf · složenosti se usluga može prilagoditi ovisno o tome kojoj grupi igara pripada. Najprije će se izračunati