1.1流畅度相关概念 刷新率 vs 帧率 刷新率:美妙屏幕刷新次数,手机品目的刷新率是60HZ 帧率:GPU在一秒内绘制的帧率
撕裂 vs 掉帧 撕裂:因为屏幕的刷新过程是自上而下、自左向右的, 如果帧率>刷新率,当屏幕还没有刷新n-1帧的数据时, 就开始生成第n帧的数据了,从上到下,覆盖第n-1帧。如果此时刷新屏幕, 就会出现图像的上半部分是第n帧的,下半部分是第n帧的现象。CPU/GPU一直都在渲染。 掉帧:Android系统每隔16ms发出VSYNC信号,触发GPU对UI进行渲染, 如果你的某个操作花费时间是24ms,系统在得到VSYNC信号的时候由于还没有准备好, 就无法进行更新任何内容,那么用户在32ms内看到的会是同一帧画面(卡顿现象),即丢帧现象。
单缓冲 vs VSYNC vs 双缓存 vs 三缓存 单缓冲(没有引入CSync): GPU向缓存中写入数据,屏幕从缓冲中读取数据,刷新后显示。有余刷新率和帧率并不总是一致的, 很可能导致撕裂现象。为了解决单缓冲的画面撕裂问题,出现了双缓存和VSYCNC VSYCNC和双缓存: 双缓存是用来两个缓存去:Back Buffer、Frame Buffer 当写入下一帧是,GPU会先填充 Back Buffer中, 当刷新屏幕时,屏幕从Frame Buffer 中读取数据,VSYNC主要是完成帧的复制,下一帧的渲染 三重缓存: 双重缓存的缺陷在于:当 CPU/GPU 绘制一帧的时间超过 16 ms 时,会产生 Jank。更要命的是, 产生 Jank 的那一帧的显示期间,GPU/CPU 都是在闲置的。
FPS原理 FPS是Frame per second的缩写,即每秒的帧数.这一术语广泛的应用于计算机图形学,视频采集,游戏等。
这里主要介绍一下视频游戏中的帧率,第一个First person shooter game的帧率只有大概6FPS,但是依然很成功。不过随着硬件设备,尤其是显卡性能的加强,现在游戏的帧率一般在30FPS~100FPS之间。由于每帧图像所消耗的时间不一样,造成帧率是在不断变化的,所以每个游戏都会设定一个最大的帧率,以保证平滑的切换。
代码语言:javascript复制 // Timing...
static QTime time;
static int frames = 0;
static bool started = false;
if (!started || time.elapsed() > 1000) {
qreal fps = frames * 1000. / time.elapsed();
if (fps == 0)
m_current_fps = "counting fps...";
else
m_current_fps = QString::fromLatin1("%3 FPS").arg((int) qRound(fps));
time.start();
started = true;
frames = 0;
} else {
frames;
p.setOpacity(1);
p.setFont(QFont("times", 30));
p.fillRect(5, height() - 40, 250, 40, Qt::white);
p.drawText(10, height() - 8, m_current_fps);
}
}
由于一般实时的游戏都已一个定时器不断地刷新画面,所以每一帧的输出都是通过paintEvent来完成的。将上面这段代码放入paintEvent就可以统计出每秒的帧率。
那么怎么控制最大的帧率呢?
其实也很简单,就是通过设置定时器的interval来完成的,考虑到现在显示器的显示频率一般在60HZ,所以interval一般设置为1000/60ms 比较好,即60FPS是一个理论上最大的帧率。
帧率(FPS)计算的六种方法总结: 一、固定时间帧数法 帧率计算的公式为:
fps = frameNum / elapsedTime; 如果记录固定时间内的帧数,就可以计算出同步率。此种方法用得较多。
代码语言:javascript复制int fps()
{
static int fps = 0;
static int lastTime = getTime(); // ms
static int frameCount = 0;
frameCount;
int curTime = getTime();
if (curTime - lastTime > 1000) // 取固定时间间隔为1秒
{
fps = frameCount;
frameCount = 0;
lastTime = curTime;
}
return fps;
}
代码语言:javascript复制还有另一种写法:
int fps(int deltaTime)
{
static int fps = 0;
static int timeLeft = 1000; // 取固定时间间隔为1秒
static int frameCount = 0;
frameCount;
timeLeft -= deltaTime;
if (timeLeft < 0)
{
fps = frameCount;
frameCount = 0;
timeLeft = 1000;
}
return fps;
}
二、固定帧数时间法 帧率计算的公式为: fps = frameNum / elapsedTime; 如果每隔固定的帧数,计算帧数使用的时间,也可求出帧率。此种方法使用得较少。
代码语言:javascript复制int fps()
{
static int fps = 0;
static int frameCount = 0;
static int lastTime = getTime(); // ms
frameCount;
if (frameCount >= 100) // 取固定帧数为100帧
{
int curTime = getTime();
fps = frameCount / (curTime - lastTime) * 1000;
lastTime = curTime;
frameCount = 0;
}
return fps;
}
三、实时计算法 实时计算法直接使用上一帧的时间间隔进行计算,结果具有实时性,但平滑性不好。
代码语言:javascript复制int fps(int deltaTime) // ms
{
int fps = static_cast<int>(1.f / deltaTime * 1000); // 别忘了先转换为浮点数,否则会有精度丢失
return fps;
}
四、总平均法 总平均法使用全局帧数除以全局时间,以求出帧率。
代码语言:javascript复制int beginTime = getTime();
int fps()
{
static int frameCount = 0;
frameCount;
int deltaTime = getTime() - beginTime();
return static_cast<int>(frameCount * 1.f / deltaTime * 1000); // 别忘了先转换为浮点数,否则会有精度丢失
}
五、精确采样法 精确采样法采样前N个帧,然后计算平均值。此种方法需要额外的内存空间,所以不常用。
代码语言:javascript复制int fps(int deltaTime) // ms
{
static std::queue<int> q;
static int sumDuration = 0; // ms
int fps = 0;
if (q.size() < 100) // 样本数设为100
{
sumDuration = deltaTime;
q.push(deltaTime);
fps = static_cast<int>(q.size() * 1.f / sumDuration * 1000.f); // 别忘了转换为浮点数,否则会有精度丢失
}
else
{
sumDuration -= q.front();
sumDuration = deltaTime;
sumDuration.pop();
sumDuration.push(deltaTime);
fps = static_cast<int>(100.f / sumDuration * 1000.f); // 别忘了转换为浮点数,否则会有精度丢失
}
return fps;
}
六、平均采样法 平均采样法利用上次的统计结果,克服了精确采样法需要使用额外空间的缺点。此种方法较常用。
代码语言:javascript复制int fps(int deltaTime) // ms
{
static float avgDuration = 0.f;
static alpha = 1.f / 100.f; // 采样数设置为100
static int frameCount = 0;
frameCount;
int fps = 0;
if (1 == frameCount)
{
avgDuration = static_cast<float>(deltaTime);
}
else
{
avgDuration = avgDuration * (1 - alpha) deltaTime * alpha;
}
fps = static_cast<int>(1.f / avgDuration * 1000);
return fps;
}