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Várias taxas de atualização

O Android 11 adiciona suporte a dispositivos com várias taxas de atualização. Há três componentes principais para esse recurso:

Novas APIs HAL introduzidas em android.hardware.graphics.composer@2.4.
Código da plataforma para analisar as configurações do dispositivo para diferentes taxas de atualização e definir a taxa de atualização desejada
Novas APIs do SDK e NDK para permitir que os apps definam a taxa de frames desejada

Implementação

Foi adicionado suporte dedicado à troca de taxa de atualização para android.hardware.graphics.composer@2.4 HAL. Recomendamos o uso dessa versão, porque as versões anteriores da HAL do compositor têm suporte limitado à troca da taxa de atualização.

Grupos de configuração

Um novo atributo CONFIG_GROUP foi adicionado a IComposerClient::Attribute, que pode ser consultado usando a API getDisplayAttribute_2_4. Esse atributo permite que os fornecedores agrupem configurações de exibição. Configurações no mesmo grupo permitem alternar entre elas na maioria dos casos. O grupo de configuração é usado pela plataforma para diferenciar quais configurações podem ser alternadas entre elas para alternar a taxa de atualização e não outros atributos de uma configuração.

Considere o exemplo a seguir, que demonstra os benefícios do uso de grupos de configuração com um dispositivo compatível com quatro configurações de exibição:

1080p a 60 Hz
1080p a 90 Hz
1080i a 72 Hz
1080i a 48 Hz

Mesmo que o dispositivo ofereça suporte a taxas de atualização de 48 Hz, 60 Hz, 72 Hz e 90 Hz, a tela opera em um modo diferente, e a mudança de 60 Hz para 72 Hz altera a configuração de exibição de 1080p para 1080i, o que pode não ser o comportamento desejado. Isso é resolvido usando grupos de configuração. Agrupando 60 Hz e 90 Hz em um grupo de configuração e 48 Hz e 72 Hz em outro. A plataforma sabe que ela pode alternar entre 60 Hz e 90 Hz e entre 48 Hz e 72 Hz, mas não entre 60 Hz e 72 Hz, porque isso resultaria em uma mudança de configuração em vez de simplesmente mudar a taxa de atualização.

Atualizações da API Composer

getDisplayVsyncPeriod

Para melhorar o controle e a previsibilidade ao alterar as taxas de atualização, foi adicionada getDisplayVsyncPeriod . getDisplayVsyncPeriod retorna a taxa de atualização atual (em termos de período de vsync) em que a tela opera. Isso é especialmente útil durante a transição entre a taxa de atualização e a taxa de atualização atual necessária pela plataforma para decidir quando iniciar o próximo frame.

setActiveConfigWithConstraints

O método setActiveConfigWithConstraints é uma nova extensão do método setActiveConfig existente e fornece mais informações sobre a alteração da configuração. As restrições são fornecidas como parte dos parâmetros vsyncPeriodChangeConstraints e contêm os seguintes parâmetros.

desiredTimeNanos

O tempo em CLOCK_MONOTONIC após o qual o período de VSync pode mudar. Ou seja, o período de VSync não pode mudar antes desse tempo. Isso é útil quando a plataforma quer se preparar para uma mudança na taxa de atualização, mas já tem alguns buffers na fila para apresentar. A plataforma define esse tempo corretamente para considerar esses buffers e garantir que a transição da taxa de atualização seja a mais tranquila possível.

seamlessRequired

Se verdadeiro, exige que a mudança do período de vsync aconteça perfeitamente, sem um artefato visual perceptível. Essa flag é usada pela plataforma quando uma mudança na taxa de atualização é necessária como resultado de uma mudança de conteúdo (por exemplo, o dispositivo está inativo e a animação começa). Isso dá ao fornecedor a oportunidade de não permitir determinadas mudanças de configuração quando elas puderem resultar em um artefato visual perceptível. Se não for possível mudar as configurações sem problemas e seamlessRequired estiver definido como true, a implementação vai retornar SEAMLESS_NOT_POSSIBLE como o código de retorno e chamar o novo callback onSeamlessPossible quando a mesma mudança de configuração puder ser feita sem problemas.

Se o processo for bem-sucedido, a implementação retornará uma VsyncPeriodChangeTimeline que informa à plataforma quando esperar a mudança na taxa de atualização. Os parâmetros newVsyncAppliedTimeNanos precisam ser definidos como o horário em CLOCK_MONOTONIC em que a nova tela vai começar a ser atualizada no novo período de vsync. Isso, junto com desiredTimeNanos, permite que a plataforma planeje com antecedência a mudança de taxa de atualização e comece a marcar apps para a nova taxa de atualização com antecedência. Isso permite uma transição perfeita da taxa de atualização.

Algumas implementações exigem que um frame de atualização seja enviado antes que a taxa de atualização possa ser enviada. Para isso, o HAL tem o parâmetro refreshRequired para indicar que um frame de atualização é necessário e refreshTimeNanos para indicar o primeiro vsync em que um frame de atualização precisa ser enviado depois.

onVsyncPeriodTimingChanged [callback]

Um novo callback que pode ser chamado pela HAL para indicar à plataforma que algum parâmetro da linha do tempo mudou e que a plataforma precisa ajustar a linha do tempo. Esse callback será chamado se, por algum motivo, a linha do tempo antiga tiver sido perdida devido a um longo tempo de processamento no HAL ou a um frame de atualização atrasado.

Como a plataforma decide mudar a taxa de atualização?

A seleção da taxa de atualização acontece nos dois serviços de sistema a seguir:

DisplayManager: O DisplayManager define a política de alto nível em relação à taxa de atualização. Ele define uma configuração de exibição padrão, que é a mesma que a configuração HAL do compositor. Além disso, ele define um intervalo de valores mínimo e máximo para que SurfaceFlinger escolha como a taxa de atualização.
SurfaceFlinger: Determina a taxa de atualização definindo uma configuração que está no mesmo grupo que a configuração padrão e com uma taxa de atualização no intervalo mínimo/máximo.

O Gerenciador de exibição segue as etapas abaixo para determinar a política:

Encontra o ID de configuração padrão consultando a configuração ativa de SurfaceFlinger
Restringir o intervalo de valores mínimo e máximo iterando sobre as condições do sistema
- Configuração de taxa de atualização padrão: o valor padrão da taxa de atualização é definido na sobreposição de configuração R.integer.config_defaultRefreshRate. Esse valor é usado para determinar a taxa de atualização padrão do dispositivo para animações e interações por toque.
- Configuração da taxa de atualização máxima: o valor da taxa de atualização máxima é lido em Settings.System.PEAK_REFRESH_RATE. Esse valor é mudado durante a execução para refletir a configuração atual do dispositivo (como em uma opção de menu). O valor padrão é definido na sobreposição de configuração R.integer.config_defaultPeakRefreshRate.
- Configuração mínima da taxa de atualização: o valor mínimo da taxa de atualização é lido em Settings.System.MIN_REFRESH_RATE. Esse valor pode ser alterado no momento da execução para refletir a configuração atual do dispositivo, por exemplo, uma opção de menu. O valor padrão é 0, então não há um mínimo padrão.
- ModeId solicitado pelo aplicativo: os apps podem definir WindowManager.LayoutParams.preferredDisplayModeId para refletir uma configuração preferencial em que a tela deve operar. Na maioria das condições, o DisplayManager define o ID de configuração padrão e a taxa de atualização mínima e máxima para corresponder à taxa de atualização da configuração.
- Economia de bateria: a taxa de atualização é restrita a 60 Hz ou menor quando o dispositivo está no modo de baixo consumo, o que é indicado por Settings.Global.LOW_POWER_MODE.

Depois que DisplayManager define a política, SurfaceFlinger define a taxa de atualização com base nas camadas ativas (camadas que enfileiram atualizações de frame). Se o proprietário da camada definir um frame rate, o SurfaceFlinger tentará definir a taxa de atualização como um multiplicador dessa taxa. Por exemplo, se duas camadas ativas definirem a taxa de frames como 24 e 60, o SurfaceFlinger escolherá 120 Hz se estiver disponível. Se essa taxa de atualização não estiver disponível para o SurfaceFlinger, ele tentará escolher a taxa que tiver o erro mínimo para o frame rate. Para mais informações, consulte a documentação para desenvolvedores em developer.android.com.

SurfaceFlinger mantém as seguintes flags para controlar como a taxa de atualização é decidida:

ro.surface_flinger.use_content_detection_for_refresh_rate: Se definido, a taxa de atualização é decidida com base nas camadas ativas, mesmo que uma taxa de frames não tenha sido definida. O SurfaceFlinger mantém uma heurística em que encontra a taxa de fps média que a camada está publicando buffers analisando o carimbo de data/hora de apresentação anexado ao buffer.
ro.surface_flinger.set_touch_timer_ms: se for > 0, a taxa de atualização padrão será usada quando um usuário tocar na tela para o tempo limite configurado. Essa heurística é feita para ficar pronta com a taxa de atualização padrão para animações.
ro.surface_flinger.set_idle_timer_ms: se for > 0, a taxa de atualização mínima será usada quando não houver atualizações de tela para o tempo limite configurado.
ro.surface_flinger.set_display_power_timer_ms: se for > 0, a taxa de atualização padrão será usada ao ligar a tela (ou ao sair do AOD) para o tempo limite configurado.

API Frame Rate

A API de frame rate permite que os apps informem à plataforma Android o frame rate pretendido e está disponível em apps direcionados ao Android 11. Para saber mais sobre a API de taxa de frames, confira a documentação para desenvolvedores em developer.android.com.

Opções do desenvolvedor

Uma nova opção para desenvolvedores foi adicionada ao menu que alterna uma sobreposição na tela com a taxa de atualização atual. A nova opção está em Configurações > Sistema > Opções do desenvolvedor > Mostrar taxa de atualização.