安卓流畅的游戏循环

2022-09-02 12:29:16


我在OpenGL中遇到平滑滚动的问题(在SGS2和ACE上进行测试),
我创建了简单的应用程序 - 只有固定速度的水平滚动图像,或者只有一个图像(播放器)通过加速器移动,但它的移动不平滑:-(
我尝试了许多不同的代码,但没有满意...

首先,我尝试使用GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY,并将所有代码放在DrawFrame上:

    public void onDrawFrame(GL10 gl) 
    {
      updateGame(gl, 0.017f);
      drawGame(gl); 
    }

这是最简单,绝对流畅的!- 但它取决于硬件速度(=无用)


    public void onDrawFrame(GL10 gl) 
    { 
      frameTime = SystemClock.elapsedRealtime();        
      elapsedTime = (frameTime - lastTime) / 1000; 
      updateGame(gl, elapsedTime);
      drawGame(gl); 
      lastTime = frameTime; 
    }

这是最好的,但它不像上一个那样流畅,有时我尝试GLSurfaceView.RENDERMODE_WHEN_DIRTY轻拂


第二秒,在onDrawFrame中,我只有绘制对象和此代码在单独的线程中:

   while (true) 
   {
     updateGame(renderer, 0.017f);
     mGLSurfaceView.requestRender();
     next_game_tick += SKIP_TICKS;
     sleep_time = next_game_tick - System.currentTimeMillis();
     if (sleep_time >= 0) 
     {
       try 
       {
          Thread.sleep(sleep_time);
       } 
       catch (Exception e) {}
       }
       else 
       {
         Log.d("running behind: ", String.valueOf(sleep_time));
       }
     } 

这不是平滑的,它不是“跑在后面”


的问题 我的目标是平滑的图像移动,就像上面的第一个代码示例一样。

可能的错误是在其他地方,然后我寻找。拜托,有人可以帮我吗?
是RENDERMODE_WHEN_DIRTY更好使用还是RENDERMODE_CONTINUOUSLY?

谢谢。


答案 1

我为完全相同的问题争论了好几天。没有任何Android时间参考的循环看起来很流畅,但是一旦它包括任何类型的“时间同步”,Android开发控制之外的外部因素就会给最终结果带来严重的不连续性。

基本上,这些因素是:

  • eglSwapInterval不是在Android中实现的,因此很难知道硬件在屏幕中暴露最终绘制的时刻(硬件屏幕同步)
  • Thread.sleep 并不精确。线程的睡眠状态可能多于或低于请求的睡眠状态。
  • SystemClock.uptimeMillis()System.nanoTime(), System.currentTimeMillis() 和其他与时序相关的测量不准确(其精确)。

该问题与绘图技术(绘图,openGL 1.0 / 1.1和2.0)和游戏循环方法(固定时间步长,插值,可变时间步长)无关。像你一样,我正在尝试Thread.sleep,疯狂的插值,计时器等。无论你做什么,我们都无法控制这些因素。

根据这个网站上的许多问答,制作流畅的连续动画的基本规则是:

  • 通过删除所有动态内存请求,至少减少 GC。
  • 渲染帧的速度与硬件可以处理它们的速度一样快(在大多数Android设备中,40到60fps是可以的)。
  • 使用带有插值或可变时间步长的固定时间步长。
  • 优化更新物理场并绘制例程,以便在相对恒定的时间内执行,没有高峰值方差。

可以肯定的是,在发布这个问题之前,您通过优化updateGame()和drawGame()(没有可观的GC和相对恒定的执行时间)来做很多工作,以便在主循环中获得流畅的动画,正如您提到的:“简单而绝对流畅”。

您的特定情况是可变的 stepTime,并且没有与实时事件(如音乐)完美同步的特殊要求,解决方案很简单:“平滑步长时间变量”。
该解决方案可与其他游戏循环方案(具有可变渲染的固定时间步长)配合使用,并且易于移植概念(平滑 updateGame 和实时时钟在几帧中产生的位移量)。

    // avoid GC in your threads. declare nonprimitive variables out of onDraw
    float smoothedDeltaRealTime_ms=17.5f; // initial value, Optionally you can save the new computed value (will change with each hardware) in Preferences to optimize the first drawing frames 
    float movAverageDeltaTime_ms=smoothedDeltaRealTime_ms; // mov Average start with default value
    long lastRealTimeMeasurement_ms; // temporal storage for last time measurement

    // smooth constant elements to play with
    static final float movAveragePeriod=40; // #frames involved in average calc (suggested values 5-100)
    static final float smoothFactor=0.1f; // adjusting ratio (suggested values 0.01-0.5)

    // sample with opengl. Works with canvas drawing: public void OnDraw(Canvas c)   
    public void onDrawFrame(GL10 gl){       
        updateGame(gl, smoothedDeltaRealTime_ms); // divide 1000 if your UpdateGame routine is waiting seconds instead mili-seconds.
        drawGame(gl);  

        // Moving average calc
        long currTimePick_ms=SystemClock.uptimeMillis();
        float realTimeElapsed_ms;
        if (lastRealTimeMeasurement_ms>0){
        realTimeElapsed_ms=(currTimePick_ms - lastRealTimeMeasurement_ms);
        } else {
                 realTimeElapsed_ms=smoothedDeltaRealTime_ms; // just the first time
        }
        movAverageDeltaTime_ms=(realTimeElapsed_ms + movAverageDeltaTime_ms*(movAveragePeriod-1))/movAveragePeriod;

         // Calc a better aproximation for smooth stepTime
        smoothedDeltaRealTime_ms=smoothedDeltaRealTime_ms +(movAverageDeltaTime_ms - smoothedDeltaRealTime_ms)* smoothFactor;

        lastRealTimeMeasurement_ms=currTimePick_ms;
    }

    // Optional: check if the smoothedDeltaRealTIme_ms is too different from original and save it in Permanent preferences for further use.

对于固定的时间步长方案,可以实现一个相互连接的updateGame来改善结果:

float totalVirtualRealTime_ms=0;
float speedAdjustments_ms=0; // to introduce a virtual Time for the animation (reduce or increase animation speed)
float totalAnimationTime_ms=0;
float fixedStepAnimation_ms=20; // 20ms for a 50FPS descriptive animation
int currVirtualAnimationFrame=0; // useful if the updateGameFixedStep routine ask for a frame number

private void updateGame(){
    totalVirtualRealTime_ms+=smoothedDeltaRealTime_ms + speedAdjustments_ms;

    while (totalVirtualRealTime_ms> totalAnimationTime_ms){
        totalAnimationTime_ms+=fixedStepAnimation_ms;
        currVirtualAnimationFrame++;
        // original updateGame with fixed step                
        updateGameFixedStep(currVirtualAnimationFrame);
    }


    float interpolationRatio=(totalAnimationTime_ms-totalVirtualRealTime_ms)/fixedStepAnimation_ms;
    Interpolation(interpolationRatio);
}

使用 canvas 和 openGlES10 绘图在以下设备上进行测试:SG SII (57 FPS)、SG Note(57 FPS)、SG Tab(60 FPS)、在 Windows XP(8 FPS) 上运行的无品牌 Android 2.3 (43 FPS) 慢速仿真器。测试平台绘制了大约45个对象+ 1个巨大的背景(来自7000万像素源图像的纹理),沿着真实物理参数(km / h和G)中指定的路径移动,在多个设备之间没有尖峰或轻拂(好吧,模拟器上的8 FPS看起来不太好,但它的恒定速度如预期)

查看图表,了解 Android 如何报告时间。有时,Android报告的增量时间很大,而下一个循环它比平均值小,这意味着实时值的读数存在偏移。

enter image description here

更多细节:enter image description here

使用Android的GLSurfaceView.RENDERMODE_CONTINUOUSLY时如何限制帧速率?

System.currentTimeMillis vs System.nanoTime

System.currentTimeMillis() 方法真的返回当前时间吗?


答案 2

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