专利名称：一种适合移动通信环境的单机版以及网络游戏方法和计算力服务的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种网络游戏方法，也可适用于单机版游戏。适用于宽带城域网或者本地网，广域网例如电信网，以及移动通信环境，例如3G及其后续技术。
背景技术：
移动终端(手机，PDA等)受体积，重量尤其是功耗等十分严格的限制，在同等集成电路工艺下其性能要比个人电脑要差得多，尤其在浮点密集型运算三维图形性能上甚至有几十倍的差距，而且价格昂贵。手机游戏容量一般大多只有几十k，大的也只有几兆，而今天pc网络游戏容量上百兆甚至上千兆。受手机性能和游戏容量的限制，手机游戏(包括手机网络游戏)游戏画面与今天精美的三维pc网络游戏画面相比简陋得让人难以想象，精美的游戏画面是经年累月持久的吸引游戏玩家一个非常重要的因素，而这正是目前手机游戏所缺乏的。另一个因素就是兼容性问题，手机硬件不仅性能参差不齐远不如pc，而且有多种不同的操作系统和开发平台相互间兼容性差。同一个游戏需要为不同的手机开发不同的版本。这在现阶段游戏容量很小时还可接受，随着手机游戏向三维游戏发展容量将成百倍千倍增加时，其开发成本将大得让人难以忍受。现有的手机网络游戏兼容性差，画面十分简陋缺乏感染力难以强烈而又持久的吸引客户娱乐，使得游戏开发商和电信运营商赢利艰难。
发明内容
在宽带城域网或者本地网甚至广域网或者宽带移动通信环境的条件下，为了克服现有单机版以及网络游戏的不足。本发明提出一种新的移动终端游戏模式方法(以手机为例)在传统的服务器-客户端模式下增加一个图形服务器端。游戏画面由功能十分强大的图形服务器来生成(或者主要由其来生成)而不是由性能弱小兼容性差的移动终端来生成。手机网络游戏的客户端尤其是游戏画面生成部分全部或大部分存储在图形服务器端，原有客户端转换为图形图象音视频生成端。手机仅存储控制端或者还可以包括小部分客户端例如将来的手机具有一定的三维图形处理能力可由其承担一部分画面生成尤其是对延迟敏感的部分或者游戏画面由图形服务器生成，音频由移动终端生成等等。这种图形服务器可以是各种形式的电脑和游戏机例如专业的图形工作站也可以是普通电脑以及具有很强图形性能的机群系统等，还可以是xbox，ps系列游戏机等。游戏服务器与图形服务器之间，游戏服务器与玩家移动终端(例如手机)之间，图形服务器与移动终端之间即可以以ADSL，光纤，cable modem等各种有线宽带连接也可以以3G，4G，WIMAX等各种无线宽带连接。游戏服务器在这种模式中起的作用与传统的游戏服务器一致。游戏服务器以及玩家移动终端发出各种消息，命令控制图形服务器。图形服务器实时更新画面并且将其所生成的二维，三维图形图象以及音频低延时(最好是实时)压缩传输至玩家移动终端，移动终端解压缩后显示在移动终端显示屏上进行游戏，并且可以根据画面的不同以最适宜的方式来对二维三维图形图象全屏或者部分区域压缩。玩家根据显示的图象通过移动终端发出各种控制命令至游戏服务器以及图形服务器进行娱乐。对于单机版游戏，无游戏服务器只有图形服务器。通过游戏服务器或者电信服务器的动态调度可以让没有电脑或者游戏机的玩家也可参与娱乐。一台图形服务器可以为多个移动终端提供服务。
这种模式加以推广可以构造一种新的数据增值业务计算力服务。通过电信公司服务器的动态调度可以让没有电脑或者高档电脑(例如服务器，超级计算机等)的用户方便的获得数据服务。只需要比传统模式更少的电脑资源即可完成同样的功能，让有限以及空闲的电脑资源充分发挥出效用，以节省宝贵的外汇资源。
这种模式的网络游戏以及单机版游戏能够彻底的解决移动终端(例如手机)性能太弱而导致的手机网络游戏简单粗糙，让手机网络游戏以及单机版游戏象今天的电脑网络游戏一样酷，从而能够持久的吸引玩家，并且可以节省开发成本。它的客户端位于象电脑或者游戏机这样功能强大而不是千差万别相互兼容性差的手机上，可以在不同平台和操作系统的手机上玩同一个网络游戏，从而具有良好的兼容性，例如在电脑的PCI槽上插上不同的3G网卡或者外接无线MODEM如WCDMA网卡，CDMA2000网卡，TD-SCDMA网卡就可以让不同制式的手机玩同一个网络游戏。手机上只具有相对简单容易编写的控制端程序和视频播放器。对手机的硬件要求大大降低，例如手机甚至可以没有3D硬件加速器就可以显示非常精美的三维图形图象。
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图1为传统的游戏服务器—客户端模式的网络游戏结构。
图2为本发明的游戏服务器—图形服务器—移动终端模式的网络游戏结构。
具体实施例方式
图1为传统的游戏服务器—客户端模式的网络游戏结构(为了简便起见网关等未画，下同)，今天一些手机网络游戏也是采用这种模式(中间为无线网络系统)。这种结构在今天的PC网络游戏模式发挥了巨大的威力。一台游戏服务器可以为上百个甚至上千个客户端提供服务。然而受手机性能太弱兼容性太差的影响，这种模式不能良好适应手机网络游戏。
图2所示的实施例中，游戏服务器与图形服务器以及移动终端相互之间可以以一定带宽的有线无线网络相连接通信，尤其是宽带网络例如ADSL，光纤，ATM，cable modem，3G(包括其发展例如HSDPA)，4G，WIMAX等。移动终端如果是手机，则与游戏服务器，图形服务器之间以无线网络相连接例如3G。图形服务器位于网络适当位置有助于进一步减少延迟，例如在电信机房，如移动交换中心设置一定数量的图形服务器(可根据业务量的大小动态扩展)通过网关(甚至可以直接连接)与网络连接，这种方式具有最小的网络延迟。可以采用电路交换或者分组交换相连接。网络游戏分为三部分存储游戏服务器上存储游戏服务器端程序。图形服务器存储游戏客户端程序，手机存储控制端程序。手机发出各种控制命令消息可以以两种方式与游戏服务器进行通信1手机发出各种控制命令先通过无线以及有线网络系统传送至图形服务器，然后再由图形服务器与游戏服务器通过有线或无线网络进行通信，手机不直接与游戏服务器通信；2手机发出各种控制命令不仅传送至图形服务器对其进行操作而且还传送至游戏服务器例如消息命令在网络适当的位置被转发如移动交换中心。对于单机版游戏图形服务器存储游戏主体，手机存储控制端。音视频编解码器即可以集成到游戏之中，也可以相对独立的以软件，硬件或其相结合方式存在。例如压缩解压缩软件，专门的压缩解压缩卡，显示芯片或者显示卡中集成编解码电路，3G手机视频通信模块等等。可以通过手机上的数字接口连接液晶眼镜或者视频接口连接大屏幕显示器以进一步改善显示效果。移动终端还可以是PDA等便携式终端。
本发明提供两种形式的移动终端(以手机为例)网络游戏和单机版游戏1根据手机特点在电脑或游戏机上专门开发适合手机显示的低分辨率游戏例如QVGA，CIF，QCIF，SQCIF等分辨率；2将PC以及游戏机网络游戏和单机版游戏做一些修改使其能适宜手机上玩，更好的方法是为PC或者XBOX，PS系列游戏机网络游戏和单机版游戏开发一个移动终端接口(音视频编码器也可集成其中)集成在操作系统或者游戏中或者显示卡及其驱动程序等软硬件之中，以实现标准化减轻开发成本和提高效率或者开发游戏时游戏为低分辨率优化例如在320×240甚至更小分辨率也能正常游戏。例如，在手机上玩PC或者XBOX，PS2等游戏机网络游戏和单机版游戏，可以与网络另一端的PC或者游戏机甚至是在同一台图形服务器进行网络游戏和单机版游戏。这就是移动网络游戏和单机版游戏发展的终极目标。
对于第一种形式的手机单机版以及网络游戏图形服务器将所生成的二维三维图形图象直接压缩成3GPP，MPEG4，RM，AVS等视频格式发送出去。对于第二种形式的手机单机版以及网络游戏由于手机屏幕比电视和电脑屏幕要小几十倍可根据实际情况来处理以肉眼可清楚的看清游戏画面为标准，对于一些显示屏幕较大(大于1.5至2英寸)的移动终端可直接压缩传送，一些象文字，图标，场景等难以看清楚的部分可以选择采取局部放大的方法处理(插值，矢量图可缩放等等)，局部放大处理即可以在移动终端上进行也可以在图形服务器上处理，例如光标移动到文字位置时相应的文字被放大，移开又恢复原样(可选择增加同时按某个键才放大)，当然在开发游戏时可适当将文字，图标等做得大一些。对于一些3至4英寸屏幕甚至可以不需要放大处理就可以清楚的显示文字，图标，场景等。还可以采取根据画面的不同采用对手机最适宜的方式(对现有的编解码算法做一些扩展根据手机屏幕的分辨率大小不同来进行压缩和解压缩效果会更好，例如某手机屏幕分辨率为176×220，图形服务器将游戏画面相对应压缩为分辨率176×220的图象传输而不仅仅只是将其压缩成QVGA，CIF，QCIF，SQCIF等标准分辨率的图象)对二维三维图形图象全屏或者其部分区域压缩。(例如根据视角的不同，以视角为导向的视频压缩方法即采用第一人称视角时对全屏或者根据手机屏幕的特点(一般的电脑屏幕比例为4∶3而很多手机屏幕比例近似为3∶4这样则可以按其比例只压缩中间一部分如图3)进行压缩传送，移动终端的参数例如屏幕分辨率等存储在游戏服务器或者电信服务器或者图形服务器中游戏时调用，或者由移动终端在游戏时将这些参数传送至图形服务器。采用第三人称俯视角时，可以采用以玩家所操控的游戏角色为中心对一定区域内的图象(可缩放)而不一定是全屏进行压缩传送如图4)。例如用一个窗口(可缩放，全屏时可选择不用窗口)捕捉图形服务器所生成的游戏画面部分区域图形图象然后对其进行压缩，更好的方法是图形服务器只对窗口内的区域生成游戏画面并对其进行压缩，可以减少电脑或者游戏机的负荷。如果移动终端显示屏是大屏幕例如接在手机数字接口的液晶眼镜或者通过手机AV接口连接大屏幕电视。这时须对全屏进行压缩传送(前面的方法更适宜手机小屏幕，当然玩家也可以自己切换视角)，图形图象不一定需要在图形服务器上显示。将一些难以用上述方法处理的画面可以专门为手机屏幕设计一些合适的画面它只在手机模式时才显示。对于各种菜单，状态栏可以采取多种方法以适应手机环境例如将原有菜单，状态栏尺寸做一些调整例如缩小，以使其适宜在小手机屏幕显示；或者为手机专门开发适宜在小手机屏幕显示的菜单，状态栏还可以配合滚动条或者翻页来选择。对于按键操作可以采取映射的方法例如将一些最常用的功能攻击，聊天等定义为手机键盘0---9数字键，不常用的功能可由菜单来实现。键位通过表格来映射，例如电脑键盘“R”键对应手机键盘“1”键，电脑键盘“Y”键对应手机键盘“3”键等等。手机控制端软件可以通过无线网络从服务器下载(甚至可以不需要)。
这种移动终端接口它是为了在开发新游戏或者修改现有游戏增加工作量尽可能小的时候方便在移动终端玩电脑或者游戏机网络游戏和单机版游戏所增加的软件或者软硬件接口。
从网络传输的角度来讲传统的网络游戏本质上是一种窄带应用服务器端与客户端只交流各种消息命令，传输的数据量很小带宽的大小对其的影响较小。而本发明本质上是一种宽带应用图形服务器与移动终端之间传输图象数据，数据率越大传输的图象质量越好，不仅需要尽可能快的下行速率而且还需要尽可能快的上行速率。
图形服务器上的网络游戏客户端程序与传统网络游戏客户端程序有所不同传统网络游戏客户端程序中图形显示部分和控制部分是合二为一的，而本发明中它们是分开的或者是根据不同的移动终端具有多种不同的控制端例如前面提到的第二种网络游戏形式图形服务器上的客户端它本身就可以用键盘，鼠标，手柄在本机上玩网络游戏，并且还可以接受远程移动终端发来的控制命令。控制部分位于移动终端(例如手机)上，并且图形服务器上须具有音，视频压缩功能。这种音，视频压缩功能即可以包含于网络游戏客户端程序之中，也可以是相对独立的程序。可以以硬件，软件或者软硬件相结合的形式实现。传统网络游戏客户端上这种功能不是必须的。
移动终端(例如手机)上控制端包括游戏控制部分和音，视频解压缩器。这种音，视频解压缩器可以以硬件，软件或者软硬件相结合的形式实现例如3G手机可以实时播放3GPP格式的视频。移动终端在收到图形服务器传来的经过压缩的音，视频数据后用移动终端的音，视频解压缩器解压缩后显示在移动终端的显示屏上。玩家根据显示画面操纵键盘或手柄发出各种消息和命令至游戏服务器以及图形服务器进行娱乐。
充分利用现在一些配置较好的电脑以及将来的电脑性能足以运行多个游戏客户端，只需要比传统模式少的电脑或者游戏机既可，可以节省宝贵的外汇资源。这种模式的网络游戏以及单机版游戏玩家自己有没有电脑或者游戏机已经不再重要，如果没有电脑(当然玩家有电脑)也可以由网络运营商(例如电信公司或游戏公司)通过有线，无线网络动态选择别人合适的图形服务器提供服务，其位置不一定是物理位置最近而是根据网络延时以及图形服务器负荷来选择(例如如果离玩家最近的图形服务器负荷已满，则由电信公司的服务器动态选择稍远一些负荷轻，网络延时小别人的图形服务器来建立连接提供服务)。在玩单机版游戏时，无游戏服务器只有图形服务器，在这种模式中即使是单机版游戏也被网络化了。
玩家在玩传统网络游戏以及单机版游戏时是无法赢利的，而这种模式的网络游戏以及单机版游戏则可以，只要你的电脑性能足够强劲，能运行尽可能多的客户端通过电信公司或游戏公司的动态调度为多个没有电脑的玩家提供服务来赢利。使得普及率较底的有限电脑资源被充分利用，还可以缓解严重的就业压力。
玩家个人电脑，游戏机或者网吧里连成局域网的电脑(从电信公司或者游戏公司等角度来看仍然是位于城域网中)或者电信公司机群系统等组成的图形服务器(用户位于城域网中)用ADSL或者光纤，ATM等各种有线网与游戏服务器以及电信公司的服务器连接，通过电信公司的服务器动态调度为通过无线网络例如3G，WIMAX等为手机玩家提供服务。
在电脑或者游戏机等图形服务器插一块3G，4G，WIMAX无线宽带数据卡或者在电路板上集成相应功能电路或者通过USB等接口外接相应功能电路例如外置无线MODEM，或者连接手机。通过电信公司的服务器调度与玩家手机连接进行娱乐。
图形服务器和玩家一般位于城域网或者本地网即同在一个城市和地区，只有当网络延迟小于一定程度时例如0.5秒如果小于0.25秒更好，才可为广域网。
如果把传统的在一张大地图中长时间走来走去打怪升级称之为漫游模式，由于无线通信资费较高，这种模式更适合经济收入较高的玩家以及将来带宽更大资费更低例如4G，WIMAX时代，也可以将长时间漫游模式分成很多次完成每一次短时间游戏结束时不仅需要存储各种状态信息而且还须存储玩家所控制的游戏角色的位置信息，下一次游戏时则从上一次游戏结束位置开始以适宜资费较高的情况。本发明还可采用PK模式以及任务模式等适合短时间娱乐的方式。任务模式即以一段短时间为限，由游戏服务器分配一定的任务在规定时间内完成以获得游戏中的奖励，也可以将任务分成几次完成。然后还可以增加摇奖以一定概率获得游戏中物品，装备等以及优惠或者免费的短信，彩信等格外奖励，以促进电信数据增值业务的进一步发展。PK模式指的是两个玩家在游戏中互相攻击。如果在游戏过程中有来电呼叫则保持状态暂停，待通信结束后继续游戏。当图形服务器出故障时，保存玩家角色状态，重新分配图形服务器。
本发明的步骤1 移动终端通过有线网络或无线网络向远程的游戏服务器以及电信服务器发出信息，请求与游戏服务器以及图形服务器建立连接(例如点击某个图标)；2 输入游戏帐号和密码以及图形服务器地址，口令，如果是单机版游戏则输入图形服务器地址，口令，如果输入游戏帐号和密码有效则建立与游戏服务器和图形服务器连接，否则终止；
3 如果玩家自己没有电脑或者游戏机(即使有电脑或者游戏机也可以)由电信公司或者游戏公司的服务器动态分配，如果有则直接建立连接(由于电话号码具有唯一性，可事先将帐号，密码，口令等与电话号码(甚至帐号就可以是电话号码)联系起来存储在游戏服务器或电信服务器以简化输入；4 进入交互式游戏模式，移动终端以及游戏服务器发出各种命令以及消息到图形服务器，图形服务器实时刷新画面并根据移动终端等效屏幕大小(例如液晶眼镜虽然尺寸小但给使用者的感觉是大屏幕)以及可根据游戏画面的不同采用对移动终端最适宜的方式将音视频数据压缩传输到移动终端，移动终端接收到后实时解压缩并显示在其屏幕上，玩家根据显示发出各种命令以及消息，语音(例如语音聊天)来进行娱乐。
这种模式加以推广可以构造一种新的电信数据业务模式计算力服务。为缺乏电脑或者足够计算资源的用户提供服务，并且其使用成本更低。一般的用户将不再需要购买电脑。用户只有在使用时才支付一定的费用。今天的电脑使用成本其实是很贵的，价格尽管已经低到几千元但每隔3---5年就须升级更新，否则一些新应用程序难以流畅运行，而同样价值的家电则可以使用十几年。以图5图6为例分三层核心层为电信公司的服务器；第二层是数以百万甚至千万计各种形式的电脑；第三层为数以亿计以移动终端，ADSL，光纤等构成的宽带有线，无线接口。电信的服务器根据计算量的大小动态分配不同数量位于第二层的空闲的电脑资源为第三层用户服务。负荷轻数据处理的由前台的终端处理，负荷重的由后台的电脑负责。例如手机用户玩很酷的网络游戏或者用摄像头拍摄的照片以及一段视频做后期处理分配单台电脑提供服务。而对于一些高端计算则可能分配成千上万的电脑提供服务。即将规模庞大的一部分IT服务。
权利要求
1一种移动终端单机游戏以及网络游戏方法，其特征在于设置图形服务器，图形服务器是电脑或者游戏机，游戏画面以及音频由图形服务器生成或者主要由图形服务器生成；
2一种新的电信数据业务模式方法，其特征在于分三层核心层为电信公司的服务器，第二层是连接网络的各种形式的电脑，第三层为移动终端以及宽带有线，无线接口，由电信公司的服务器动态调度第二层的电脑为第三层用户提供服务，负荷轻数据处理的由前台的终端处理，负荷重数据处理的由后台的电脑负责处理，电信的服务器根据计算量的大小动态分配不同数量的电脑为用户提供服务；
3根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法包括a移动终端通过有线网络或无线网络向远程的游戏服务器以及电信服务器发出信息，请求与游戏服务器以及图形服务器建立连接，b输入游戏帐号和密码以及图形服务器地址，口令，如果是单机版游戏则输入图形服务器地址，口令，如果输入游戏帐号和密码有效则建立与游戏服务器和图形服务器连接，否则终止；c 如果玩家自己没有电脑或者游戏机(即使有电脑或者游戏机也可以)由电信公司或者游戏公司的服务器动态分配图形服务器，如果有则直接建立连接，d图形服务器开始传输图象至娱乐终端，进入交互式游戏模式娱乐，移动终端以及游戏服务器发出各种命令以及消息到图形服务器，图形服务器实时刷新画面并根据移动终端等效屏幕大小以及可根据游戏画面的不同采用对移动终端最适宜的方式将音视频数据压缩传输到移动终端，移动终端接收到后实时解压缩并显示在其屏幕上，玩家根据显示发出各种命令以及消息，语音来进行娱乐；
4根据权利要求1所述的方法，其特征在于游戏控制端位于移动终端，具有音视频解码器，图形图象音视频生成端位于图形服务器，具有音视频编码器，图形服务器可根据业务量的大小扩展，图形服务器可根据网络延时以及图形服务器负荷来选择或者由玩家自己来选择；
5根据权利要求4所述的方法，其特征在于对游戏画面全屏或者部分区域压缩，可压缩成标准分辨率或者根据手机屏幕的分辨率大小不同来进行压缩和解压缩，可根据需要对游戏画面部分区域放大；
6根据权利要求1所述的方法，其特征在于移动终端发出各种控制命令消息可以以两种方式与游戏服务器进行通信1移动终端发出各种控制命令消息先通过无线网络系统传送至图形服务器，然后再由图形服务器与游戏服务器通过有线或无线网络进行通信，手机不直接与游戏服务器通信；2移动终端发出各种控制命令消息不仅传送至图形服务器而且还传送至游戏服务器；
7根据权利要求1所述的方法，其特征在于适用于3G及其发展，4G，WIMAX等无线通信；
8根据权利要求1所述的方法，其特征在于提供两种形式的移动终端网络游戏和单机版游戏1根据手机特点在电脑或游戏机上专门开发适合移动终端显示的低分辨率游戏，2将PC以及游戏机网络游戏和单机版游戏做一些修改使其能适宜移动终端上玩；
9根据权利要求1所述的方法，其特征在于移动终端接口集成在操作系统或者游戏中或者显示卡及其驱动程序等软硬件之中，通过移动终端上的数字接口可以连接液晶眼镜；
10根据权利要求5所述的方法，其特征在于用一个窗口(可缩放，全屏时可以选择不用窗口)捕捉图形服务器所生成的游戏画面部分区域图形图象然后对其进行压缩或者图形服务器只对窗口内的区域生成游戏画面并对其进行压缩。
全文摘要
本发明提供了一种适合移动通信环境的单机版以及网络游戏方法，通过设置专门的图形服务器生成游戏画面，而不是依赖移动终端本身来生成游戏画面不仅克服了手机性能太弱造成的游戏太过简陋难以持久的吸引用户的不足，而且还能有效的解决由于手机性能参差不齐造成的兼容性问题，使得手机网络游戏以及单机游戏接近或者达到当今电脑以及游戏机游戏的水平。图形服务器可通过电信服务器来动态调度。
文档编号A63F13/12GK1887393SQ20051003179
公开日2007年1月3日 申请日期2005年7月3日 优先权日2005年7月3日
发明者刘建军 申请人:刘建军