จังหวะการกำหนดเฟรม

ไลบรารีการกำหนดเฟรมของ Android หรือที่เรียกว่า Swappy เป็นส่วนหนึ่งของ Android Game SDK ซึ่งจะช่วยให้เกม OpenGL และ Vulkan แสดงผลได้อย่างราบรื่นและอัตราเฟรมถูกต้องบน Android

การกำหนดเฟรมเป็นการกำหนดเวลาของตรรกะและลูปการแสดงผลของเกมให้สอดคล้องกับระบบย่อยการแสดงผลของ OS และฮาร์ดแวร์การแสดงผลที่เกี่ยวข้อง ระบบย่อยของจอแสดงผล Android ได้รับการออกแบบมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องบางอย่างที่มองเห็นได้ เช่น หน้าจอแตก ระบบย่อยของจอแสดงผลจะหลีกเลี่ยงการฉีกขาดโดยทำดังนี้

  • การบัฟเฟอร์เฟรมที่ผ่านมาภายใน
  • การตรวจหาการส่งเฟรมล่าช้า
  • แสดงเฟรมปัจจุบันต่อไปเมื่อตรวจพบเฟรมที่ล่าช้า

เวลาแสดงเฟรมที่ไม่สอดคล้องกันเกิดจากลูปการแสดงผลของเกมที่ทำงานในอัตราที่แตกต่างจากที่ฮาร์ดแวร์การแสดงผลเดิมรองรับ ปัญหาจะเกิดขึ้นเมื่อลูปการแสดงผลของเกมทำงานช้าเกินไปสำหรับฮาร์ดแวร์การแสดงผลที่เกี่ยวข้อง ซึ่งส่งผลให้เวลาในการแสดงผลไม่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อเกมที่ทำงานด้วยอัตราเฟรม 30 FPS พยายามแสดงผลในอุปกรณ์ที่รองรับ 60 FPS โดยกำเนิด ลูปการแสดงผลของเกมจะทำให้เฟรมที่ซ้ำกันแสดงบนหน้าจอต่อไปอีก 16 มิลลิวินาที การขาดการเชื่อมต่อประเภทนี้ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนอย่างมากในเฟรม เช่น 33 มิลลิวินาที, 16 มิลลิวินาที, 49 มิลลิวินาที และอื่นๆ ฉากที่ซับซ้อนเกินไปจะยิ่งทำให้ปัญหานี้รุนแรงขึ้นเนื่องจากทำให้เฟรมขาดหายไป

ไลบรารีการกำหนดเฟรมทำงานดังนี้

  • ชดเชยการกระตุกเนื่องจากเฟรมเกมสั้น
    • เพิ่มการประทับเวลาของงานนำเสนอเพื่อให้เฟรมแสดงตรงเวลา ไม่ใช่แสดงก่อนเวลา
    • ใช้ส่วนขยายการประทับเวลาของงานนำเสนอ EGL_ANDROID_presentation_time และ VK_GOOGLE_display_timing
  • ใช้รั้วการซิงค์สำหรับเฟรมที่ยาวซึ่งทําให้ภาพกระตุกและเกิดความล่าช้า
    • แทรกการรอลงในแอป ซึ่งจะช่วยให้ไปป์ไลน์การแสดงผลทันกับความต้องการ แทนที่จะปล่อยให้มีแรงดันย้อนกลับเพิ่มขึ้น
    • ใช้รั้วการซิงค์ (EGL_KHR_fence_sync และ VkFence)
  • เลือกอัตราการรีเฟรชเพื่อให้มีความยืดหยุ่นและการแสดงผลที่ราบรื่น หากอุปกรณ์รองรับอัตราการรีเฟรชหลายรายการ
  • ให้สถิติสำหรับการแก้ไขข้อบกพร่องและการสร้างโปรไฟล์โดยใช้สถิติเฟรม

ดูวิธีกำหนดค่าไลบรารีให้ทำงานในโหมดต่างๆ ตามต้องการได้ที่โหมดการทํางานที่รองรับ

หากต้องการใช้โปรแกรมแสดงผล OpenGL หรือโปรแกรมแสดงผล Vulkan โปรดดู

อ่านเพิ่มเติมได้ที่ปรับอัตราการแสดงเฟรมให้เหมาะสม

การแทรกแซงการจำกัดเฟรมต่อวินาที

การแทรกแซงการจำกัดเฟรมต่อวินาที (FPS) ช่วยให้เกมเล่นได้อย่างราบรื่นด้วย FPS ที่เหมาะสมโดยใช้การเปลี่ยนแปลงในฝั่งแพลตฟอร์มเท่านั้น และนักพัฒนาแอปไม่ต้องดำเนินการใดๆ

การใช้มาตรการควบคุม FPS ใช้คอมโพเนนต์ต่อไปนี้

GameManagerService

คอมโพเนนต์ GameManagerService จะเก็บรักษาข้อมูลโหมดเกมและการแทรกแซงเกมทั้งหมดต่อผู้ใช้และต่อเกม ระบบจะจัดเก็บข้อมูล FPS ใน GameManagerService พร้อมกับข้อมูลการแทรกแซงอื่นๆ เช่น ปัจจัยการลดความละเอียด ในการแมป <PACKAGE_NAME, Interventions> สำหรับโปรไฟล์ผู้ใช้แต่ละรายการ ระบบจะเข้าถึงข้อมูล FPS เมื่อเปลี่ยนโหมดเกมหรืออัปเดตการแทรกแซง UID จะไม่ซ้ำกันสำหรับ PACKAGE_NAME และผู้ใช้แต่ละราย และสามารถแปลเป็นคู่ <UID, Frame Rate> เพื่อส่งไปยัง SurfaceFlinger ได้

SurfaceFlinger

คอมโพเนนต์ SurfaceFlinger รองรับการจำกัด FPS ของแอปพลิเคชันอยู่แล้ว ตราบใดที่อัตราเฟรมเป็นตัวหารของอัตราการรีเฟรชจอแสดงผล ในกรณีที่มี vsync อยู่ SurfaceFlinger จะตรวจสอบความถูกต้องของ vsync สําหรับแอปพลิเคชันที่ควบคุมด้วยอัตราเฟรมโดยยืนยันว่าการประทับเวลา vsync สอดคล้องกับอัตราเฟรมของแอปพลิเคชันหรือไม่ หากอัตราเฟรมไม่สอดคล้องกับ vsync ทาง SurfaceFlinger จะเก็บเฟรมไว้จนกว่าอัตราเฟรมและ vsync จะสอดคล้องกัน

รูปภาพต่อไปนี้อธิบายการโต้ตอบระหว่าง GameManagerService กับ SurfaceFlinger

การโต้ตอบระหว่าง GameManagerService กับ SurfaceFlinger

รูปที่ 1 การโต้ตอบระหว่าง GameServiceManager กับ SurfaceFlinger

SurfaceFinger จะรักษาการจับคู่คู่ <UID, Frame Rate> ไว้เพื่อกำหนดลำดับความสำคัญของการจำกัดอัตราเฟรมใหม่ UID จะไม่ซ้ำกันระหว่างผู้ใช้และเกม เพื่อให้ผู้ใช้แต่ละรายในอุปกรณ์เครื่องเดียวสามารถตั้งค่าอัตราเฟรมที่แตกต่างกันในเกมเดียวกัน หากต้องการจำกัดอัตราเฟรมของเกม GameServiceManager จะเรียกใช้ SurfaceFlinger เพื่อลบล้างอัตราเฟรมสำหรับ UID กลไกนี้ช่วยให้ SurfaceFlinger อัปเดตการแมปทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลงโหมดเกมหรือการแทรกแซง SurfaceFlinger จะจัดการการเปลี่ยนแปลง FPS โดยล็อกบัฟเฟอร์ตามความเหมาะสม

หากต้องการทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับการจำกัด FPS โปรดดูหัวข้อ intro การจำกัด FPS