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开发模式(易卡顿),点击关闭本次技术干货主要是讲解 PerfDog 卡顿 Jank 定义 原理 卡顿率 Stutter 定义及影响等 内容将分为六部分 FrameTime FPS 流畅度 Jank 卡顿次数 卡顿率 Stutter 影响 等 从深层次分析在性能测试工作中这六部分起到的重要作用 FrameTime 定义 两帧画面间隔耗时 也可简单认为单帧渲染耗时

本次技术干货主要是讲解PerfDog卡顿Jank定义、原理、卡顿率(Stutter)定义及影响等,内容将分为六部分,FrameTime、FPS、流畅度、Jank(卡顿次数)、卡顿率(Stutter)、影响等。从深层次分析在性能测试工作中这六部分起到的重要作用

FrameTime

定义:两帧画面间隔耗时(也可简单认为单帧渲染耗时)

从图中可看出画面中B帧在GPU渲染耗时(帧生成时间)大于显示器刷新间隔,占用两次显示器刷新耗时。也就是说有一次画面没刷新。当出现多次没有画面刷新(也就是说画面没变化),则可能是一次卡顿。说明1:玩家用户真正看到的是屏幕新画面刷新间隔时间,而不是eglSwapbuffers-GPU渲染完成(并未有提交屏幕显示)间隔时间。所以后面所提到Frametime统统指的是屏幕Display-Frametime说明2:PerfDog统计的FPS和Frametime都是用户看到的屏幕Display新画面真实刷新FPS和帧耗时/ FPS /

  • 定义(FPS:1秒内平均画面刷新次数)
  • 平均帧率(传统常说的FPS,1秒内平均画面刷新次数)
  • 瞬时帧率(单帧耗时FrameTime算出来实时FPS,每一帧画面刷新耗时换算出的实时帧率)

画面渲染流程图如下,每一帧FrameTime。

PerfDog统计帧率及FrameTime如下图:

比如下面两个游戏画面,左边的试图以60帧运行,但实际只能达到40帧;右边的则持续稳定在30帧运行:

上图左边帧率高,反而看起来有一卡一顿的现象,这就是Micro Stuttering(微型口吃)导致的,左边FrameTime如下图:通过FrameTime可以看出,左边高帧率FPS=40帧率中出现一次FrameTim>=117ms,理论平均FrameTime=25ms。所以非均匀渲染,虽然帧率高达40,但依然觉得非常卡。右边低帧率30帧运行FrameTime如下图:

从上面FrameTime可以看出,帧率FPS=30,FrameTime均匀为33ms,画面会非常平滑。总结:帧率高,未必流畅。流畅度机制-黄油计划(Jank)Google Jank 计算思路:考虑视觉惯性,以硬件vsync时间间隔,连续1次vsync没有新画面刷新,则认为是一次卡顿,也就是说下一次vsync时间点没有新画面刷新,则认为是一次Jank。

流畅度

  • 视觉惯性

视觉预期帧率,用户潜意识里认为下帧也应该是当前帧率刷新比如一直60帧,用户潜意识里认为下帧也应该是60帧率刷新一直25帧,用户潜意识里认为下帧也应该是25帧率刷新如果是60帧一下跳变为25帧,扰乱用户视觉惯性。

  • 电影帧

电影帧率(18-24),一般是24帧。电影帧单帧耗时:1000ms/24≈41.67ms。电影帧率是一个临界点。低于这个帧率,人眼基本能感觉画面不连续性PerfDog-Jank*PerfDog Jank 计算思路:考虑视觉惯性,假设以前三帧的平均帧耗时为参考,作为vsync时间间隔,连续两次vsync没有新渲染画面刷新,则认为是一次潜在卡顿,也就是说下一帧耗时大于前三帧平均帧耗时2倍,则认为一次潜在卡顿。同时单帧耗时满足大于两倍电影帧耗时1000ms/242 (由于人眼低于24帧才能辨别画面不连续性),则认为是一次真正卡顿。同时若单帧耗时大于3倍电影帧耗时,则认为是一次严重卡顿。注解:为什么是两次vsync?GPU一般是3重缓冲buffer,当前帧已占用一个buffer,即剩余2缓冲buffer,人眼一般可容忍2帧延迟。为什么是两帧电影帧耗时?低于24帧画面,人眼就能感知到画面不连续性,电影一般都是24帧。即电影帧耗时1000ms/24≈41.67ms,两帧电影帧耗时也就是41.67ms2,三帧电影帧耗时是41.67ms3。PerfDog Jank计算方法:同时满足两条件,则认为是一次卡顿Jank.Display FrameTime>前三帧平均耗时2倍。Display FrameTime>两帧电影帧耗时(1000ms/242≈83.33ms)。同时满足两条件,则认为是一次严重卡顿BigJank.Display FrameTime >前三帧平均耗时2倍。Display FrameTime >三帧电影帧耗时(1000ms/243=125ms)。PerfDog-Jank如图:

真实测试FrameTime计算Jank,如下图image

PerfDog-Jank如图:

备注:帧率低,并不是顿卡,如帧率都是只有几帧了,还有什么顿卡而言?目前主流游戏对比Jank(10分钟出现卡顿次数)如下:

PerfDog-Stutter(卡顿率)

PerfDog Stutter 定义:
测试过程中,卡顿时长的占比。即Stutter(卡顿率)=卡顿时长/总时长PerfDog Stutter计算思路:
基于PerfDog Jank的基础上,一次Jank卡顿,会有一次卡顿时间Jank time。测试过程中可能有多次Jank卡顿,即有多次卡顿时间Jank time。测试总时长为Time。
Stutter(卡顿率)=∑Jank time / Time
说明:Jank为卡顿次数,Stutter为卡顿率,Jank和Stutter趋势有一致性,但并非完全线性,因为每次Jank卡顿严重性是不一样的。同时也说明了,没有Jank卡顿出现,自然也就卡顿率是0了。目前主流游戏对比如下:

游戏需要重点关注FPS、Jank、卡顿率?

游戏流畅度是最影响用户体验的,所以需要重点关注FPS、Jank及卡顿率。备注:比如游戏中已预知的卡顿,如新UI弹出等造成卡顿,可认为是干扰,需要剔除,不应算在Jank,可通过web云上,框选右键删除干扰数据。APP需要重点关注FPS、Jank及卡顿率?
APP也需要关注FPS、Jank及卡顿率。只是需要区分使用场景,如:
1. 静态页面窗口只需关注FPS,理论FPS应该为0,否则,说明有冗余刷新,容易引起手机发热及耗电。
2. 有滚动动画页面窗口只需关注FPS,FPS处于合适值即可,无需高频刷新。
3. 快速滑动页面窗口。需要关注FPS、Jank及卡顿率。手机交互灵敏度就是来源于此,Android系统才出黄油计划Jank。一般滑动状态下,帧率越高越好,Jank越小越好。
4. 播放视频页面窗口。需要关注FPS、 Jank及卡顿率,视频卡顿直接影响用户。视频一般帧率18-24帧,Jank=0。比如微信播放视频、视频播放器等。

Android核心知识点笔记github:https://github.com/AndroidCot/Android

知秋君
上一篇 2024-07-03 18:36
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