Android:了解 OnDrawFrame、FPS 和 VSync (OpenGL ES 2.0)

Question

一段时间以来，我的 Android 游戏中运动的 Sprite 间歇性“卡顿”。这是一款非常简单的 2D OpenGL ES 2.0 游戏。 (这是一个持续存在的问题，我已经多次重新访问过)。

在我的游戏循环中，我有 2 个“计时器”——一个记录前一秒的帧数，另一个计算从当前 onDrawFrame 迭代结束到开始的时间(以毫秒为单位)下一个。

这是我发现的:

当不渲染任何东西时，我得到 60fps(大多数情况下)，并且每次调用 onDrawFrame 时，它​​都会报告自己花费的时间超过 16.667 毫秒。现在，如果我渲染某些东西(无论是 1 个四边形还是 100 个四边形，结果都是一样的)，我得到 60fps(大部分)但是现在，只有大约 20% 的 onDrawFrame 调用报告自己花费了更长的时间距离上次调用的时间少于 16.667 毫秒。

我真的不明白为什么会发生这种情况，首先，为什么当 onDrawFrame 没有做任何事情时，它被调用得如此“缓慢” - 更重要的是，为什么任何 GL 调用(一个简单的四边形)仍然使onDrawFrame 调用之间的时间超过 16.667 毫秒(尽管频率要低得多)。

我应该说，当 onDrawFrame 报告从上一次迭代开始花费的时间超过 16.667 毫秒时，它几乎总是伴随着 FPS 下降(降至 58 或 59)，但并非所有时间，有时，FPS 保持不变.相反，有时当 FPS 下降时，会在最后一次迭代完成后的 16.667 毫秒内调用 onDrawFrame。

所以......

我正在尝试修复我的游戏循环并消除这些“卡顿”——其他一些需要注意的事项:

• 当我进行方法分析时，它显示 glSwapBuffers，有时需要很长时间
• 当我执行 GL Trace 时，它​​说的大多数场景渲染时间不到 1 毫秒，但有时奇数帧需要 3.5-4 毫秒 - 相同的场景。除了花费的时间，没有什么改变
• 几乎每次丢帧或 onDrawFrame 报告长时间延迟(或两者)时，都会出现视觉故障，但并非每次都如此。大的视觉故障似乎与多个“延迟的”onDrawFrame 调用和/或丢帧同时发生。
• 我不认为这是一个场景复杂性问题，原因有两个:1) 即使我渲染我的场景两次，也不会使问题变得更糟，我仍然在大多数情况下偶尔获得 60FPS下降，就像之前和 2) 一样，即使我剥离场景，我仍然遇到问题。

我显然误解了一些东西，所以向正确的方向插入将不胜感激。

OnDrawFrame

@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {

    startTime = System.nanoTime();        
    fps++;                        
    totalTime = System.nanoTime() - timeSinceLastCalled;    

    if (totalTime > 16667000) {     
        Log.v("Logging","Time between onDrawFrame calls: " + (totalTime /(double)1000000));
    }

    //Grab time
    newTime = System.currentTimeMillis() * 0.001;
    frameTime = newTime - currentTime; //Time the last frame took

    if (frameTime > 0.25)
        frameTime = 0.25;

    currentTime = newTime;
    accumulator += frameTime;

    while (accumulator >= dt){              
      saveGameState();
      updateLogic();
      accumulator -= dt;
    }

    interpolation = (float) (accumulator / dt);

    Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mProjMatrix, 0, mVMatrix, 0);

    render(interpolation);

    if (startTime > lastSecond + 1000000000) {          
        lastSecond = startTime;
        Log.v("Logging","fps: "+fps);
        fps=0;          
    }

    endTime = startTime;
    timeSinceLastCalled = System.nanoTime();        
}

上面的这个游戏循环是这个优秀 article 中的特色游戏循环.

Answer 1

一些想法:

• 不要使用 System.currentTimeMillis() 来计时。它基于挂钟，可以通过网络更新。使用基于单调时钟的 System.nanoTime()。
• 参见 this appendix有关游戏循环的一些注释。队列填充对很多事情都很好，但要明白你并没有完全脱离 VSYNC，所以计时往往不准确。
• 某些设备(特别是那些基于 qcom SOC 的设备)在认为自己空闲时会降低 CPU 速度。始终在触摸屏上积极移动手指的同时记下时间。
• 如果您想调试帧速率问题，您需要使用 systrace . traceview 分析在这里没那么有用。

参见 Grafika's “记录 GL 应用程序”Activity 是一个简单的 GLES 应用程序示例，该应用程序会丢帧，但会调整动画以使其很少被注意到。