每日观点:APP性能测评分析

来源:腾讯云  发布时间:2023-03-25 15:05:20 

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。


(相关资料图)

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VSYCNCVSYCNC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。

// 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。

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;}
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。

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。

int fps(int deltaTime) // ms{  int fps = static_cast(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。

int beginTime = getTime();int fps(){  static int frameCount = 0;  ++frameCount;  int deltaTime = getTime() - beginTime();  return static_cast(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。

int fps(int deltaTime) // ms{  static std::queue 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(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(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。

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(deltaTime);  }  else  {    avgDuration = avgDuration * (1 - alpha) + deltaTime * alpha;  }  fps = static_cast(1.f / avgDuration * 1000);  return fps;}

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