前言
周二好呀,今天给大家带来一点轻松简单的内容,没有代码,请享用~
- 高刷手机,60hz,120hz指的是什么?
- 屏幕的刷新过程。
- 帧率,VSYNC是什么?
- 单缓存,双缓存,三缓存。
- 代码中修改了UI,屏幕是怎么进行刷新的?
- 如果界面保持静止不变,屏幕会刷新吗?图像会被重新绘制吗?
高刷手机,60hz,120hz指的是什么
指的是屏幕的刷新频率 ,也就是一秒内屏幕刷新的次数。刷新频率这个参数是手机出厂就决定的,取决于硬件的固定参数。
高刷手机 ,一般就是指高刷新率屏幕,也就是大于一般的60hz,比如90hz,120hz 等等。它的特点就在于每秒刷新的频率更高,使得画面更加流畅,顺滑 ,就算出现丢帧等情况,画面还能保证一个稳定性。
屏幕的刷新过程。
屏幕的刷新过程是每一行从左到右,从上到下,顺序显示像素点。当整个屏幕刷新完毕,即一个垂直刷新周期完成,会有短暂的空白期,此时发出 VSync 信号。如果是60hz的手机,那么每次屏幕刷新的过程占用时间就是16ms(1000/60) 左右。
一般一个图形界面的绘制,需要CPU 准备数据,然后GP U进行绘制,绘制完写入缓存区 ,然后屏幕按照刷新频率来从这个缓存区中取图形显示。
所以整个刷新过程是CPU,GPU,屏幕(Display) 三方合作的工作关系。
帧率,VSYNC是什么
帧率 ,就是GPU 一秒内绘制操作的帧数,单位是fps 。游戏中比较常见,越大也就代表越流畅。所以这个参数并不是固定值,但是如果屏幕刷新频率是60hz ,你的帧率大于60fps 也就浪费了,所以一般情况下最好是帧率和屏幕刷新频率保持一致,即同样是60fps 。这样就能保证一个比较平滑的视觉动画。
VSync ,垂直同步,在Android4.1 引进,是一种定时发送绘制信号的机制,它的作用就是让帧率和屏幕刷新率保持一致,防止跳帧卡顿等等。玩过lol的朋友应该都知道,设置界面就可以开启垂直同步选项。
正常如果没有开启vsync ,屏幕刷新有可能会出现什么问题呢?
如图,由于CPU,GPU 绘制图像的时间不定,所以就有可能会发生卡顿情况,也就是下一帧的数据没准备好,无法正常显示到屏幕上。
如果我们开启vsync ,也就是给CPU和GPU 规定了开始绘制帧数据的时间。开启后,系统会每16ms就发送一次vsync信号,CPU 收到信号就开始处理数据,然后GPU绘制图像。这样就把16ms最大化的利用起来了,只要CPU和GPU 在16ms 之内把下一帧数据处理好,那么屏幕就能从缓存区中拿到下一帧数据并显示出来了。如图:
所以vsync 信号就是为了保证16ms 绘制出一帧的数据出来。使得屏幕每16ms刷新一次,就能用到最新的帧数据了。这样画面就是比较流畅的了。
这整个过程其实就在Choreographer 类中实现的,包括同步屏障的使用也在其中,下次会具体讲到。
单缓存,双缓存,三缓存
单缓存 。就是CPU 计算好的数据交给GPU ,然后GPU 进行图像绘制,最后放到缓存区 。而屏幕就直接从这个缓存区 中拿到数据并显示。
但是这样做有个问题就是,因为Display和GPU 都是操作的同一个缓存,就会出现同一个画面中有不同帧的数据。比如屏幕刷新的时候,第二帧还没绘制完,那么缓存中就有第二帧数据还有第一帧残留的数据,这样显示出来的画面就有两个帧 的画面了,比如画面撕裂 。
双缓存 。这个双缓存就是设计出来解决单缓存问题的。既然Display和GPU 不能共用一个缓存,那么就设计两个缓存就可以啦。
FrameBuffer 来做显示输出,也就是屏幕每次从这个缓存中取图形数据。BackBuffer 用来放下一帧的画面,也就是CPU每次绘制数据到这个缓存中。然后当CPU完整绘制完下一帧图形,也就是BackBuffer 准备好,屏幕也显示完上一帧数据的时候,就进行缓存交换,把数据同步到FrameBuffer 。而这个缓存交换点,就是vsync信号时刻。
三缓存 。 Android4.1 引入,一般来说,双缓存就能够使用了,但是为什么还有一个三缓存呢?看图:
双缓存情况下,如果CPU/GPU 处理数据过慢,就会发生上图的情况。也就是vsync 信号来的时候,上一帧数据还没绘制完,于是A数据图片显示了两帧的时间,而且由于vsync来的时候cpu才开始处理数据,而图上vsync 来的时候,GPU 还在处理数据,导致GPU 处理完了之后,无法触发下一帧数据的处理,浪费了一大半时间。后面情况类似,只要CPU/GPU 处理数据过慢,就会发生Jank(卡顿等问题)
所以这时候就引入了第三个缓存,如图:
如图所示,在vsync 来的时候,如果GPU 还没处理好数据帧B的图形,这时候第三个缓存区可以来处理后面C帧的数据,然后第二个vsync信号来的时候,虽然第三缓存区还在用作处理C帧数据,但是之前的BackBuffer 又可以来缓存下一帧的数据了。
这样一来,虽然A帧数据还是显示了两个时间点,但是后面由于有新Buffer 的加入,可以保证后续图像显示能正常平滑的显示了。就相当于多了一个劳动力,可以最大限度利用好时间。
代码中修改了UI,屏幕是怎么进行刷新的?
当我们用代码修改了UI,比如使用了setText ,修改Textview 的值。这时候屏幕不会马上绘制刷新。而是会调用到invalidate 方法请求重绘,然后会向VSYNC服务 发送请求,等到下一个VSYNC 信号触发的时候,就开始上面说过的流程,也就是处理数据,绘制图像,具体所做的工作就是测量—布局—绘制 。接着,屏幕就可以拿到缓存区中绘制好的图像并显示到屏幕上了。
所以任何UI的改变,都要遵从上述所说的VSYNC 机制,只是这个过程很短。当然为了保证最快时间绘制到屏幕上,而不让其他消息影响到VSYNC 的响应速度,就加入了同步屏障。
如果界面保持静止不变,屏幕会刷新吗?图像会被重新绘制吗?
首先,屏幕刷新频率这个是不会变 的,也就是每隔16ms 左右就会进行一次刷新,而刷新的帧数据就是我们的程序内部在接收到刷新的vsync 信号之后,经过计算绘制后的图像数据。
但是,app并不是每一个vsync 信号都能接收到的,只有当应用有绘制需求的时候,才会通过scheduledVsync 方法申请VSYNC 信号,然后下一个屏幕刷新的信号才能被我们的程序所接收到,也就是Choreographer 类的onVsync 方法才能被执行,然后就开始测量—布局—绘制 等工作了。
所以,如果界面不变化,我们的程序就收不到VSYNC信号 ,也就无法处理数据进行绘制了。只有当需要改变界面的时候,才会去申请这个屏幕刷新服务,才能接收到VSYNC信号 。这种情况下,屏幕还会进行刷新,只不过刷新的都是同样 的图像数据。
参考
https:///post/6863756420380196877
https://www.cnblogs.com/frrj/archive/2018/07/30/brief-info-of-android-display.html
https://www.jianshu.com/p/10db590ed9a6
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