Android图形系统（十二）-流畅度概念

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一、Android流畅度概念

显示器刷新率（HZ）：显示器物理刷新速率。
显卡合成帧速率 （FPS ）：显卡一秒内能合成的帧数。

显示器依赖显卡提供的输入（显卡合成帧，显示器消费帧），典型的生产者消费者问题。那么自然会考虑到同步问题：

• 如果显卡输入小于显示器的刷新率，将会有画面被复用，出现卡顿感。
• 如果显卡输入大于显示器的刷新率，卡顿感是没有了，但是会有多出来的输入帧被浪费掉。

那么就引出了两个问题：

• 每秒刷新多少帧画面，用户会感觉到流畅？
• 如何保证显卡输出和屏幕刷新同步呢？

1. 每秒刷新多少帧画面，用户会感觉到流畅？

由于人类眼睛的特殊生理结构，如果所看画面的帧率是高于24的话，则会认为是连贯的，这个现象称之为视觉暂留。一般来说，30fps是可以接受的。但是如果提升到60fps的话，可以明显提升交互感和逼真感，超过75fps则不容易察觉到有明显的流畅度提升了。另外，在分辨率固定的情况下，刷新率越高，对显卡的数据处理能力要求也越高，例如：当画面的分辨率是1024×768时，画面的刷新率要达到80帧/秒，那么显卡在一秒钟内需要处理的像素量就达到了“1024×768×80”。为了将资源利用达到最大化，Android系统将输出的帧率固定在了60fps。那么要求最少16.67ms要绘制出一帧并显示出来，这样用户将会感觉非常流畅。

2. 如何保证显卡输出和屏幕刷新同步呢？

Android系统引入了垂直同步信号（VSync）来解决此问题。每16.6ms发送一次垂直同步信号，通知CPU与GPU在这个时间段内处理UI任务，只能保证整个流程步调一致而已。

讲到垂直同步，那么需要先简单交代下图形系统整个生产消费模型，简单示意如下：

在图形系统中，主要有两对生产者消费者模型：

应用层作为生产者，通过软件绘制（CPU绘制）/硬件绘制（GPU绘制）途径，分别由Skia/OpenGl绘图引擎绘制出UI图形数据，由GraphicBuffer作为数据载体，交由消费者SurfaceFlinger去把多层视图计算、裁剪、组合为最终视图，然后SurfaceFlinger作为生产者把最终的UI视图交由HWComposer或OpenGL合成最终的像素点数据，由FrameBuffer作为数据载体，供消费者显示器使用。

那么具体Vsync怎么同步呢？

• Choreographer请求并接受Vsync，它负责同步应用层UI的绘制，包括动画、输入和绘制的时机都由它来统一调度触发时机。
• SurfaceFlinger请求并接受Vsync，执行消费UI合成送显素材的操作，同时SurfaceFlinger把信号分发给

在第一次同步信号发出过程中，SurfaceFlinger轮空，因为还没有可消费的帧素材，第一轮主要由Choreographer通知注册监听的动画、输入和绘制执行响应操作，准备好第一帧，这一帧会在一下轮Vsync信号发出时被SurfaceFlinger消费，因此应用层的UI绘制是领先于SurfaceFlinger一轮的。

3 流畅度问题探讨

Vsync解决了同步问题，那么要保证流畅度，必须在16.6ms内完成UI任务。那么在哪些情况下无法保证绘制在16.6ms内完成呢？

1）绘制本身任务太重，导致耗时。
2）Handler更新UI，但是之前的消息任务耗时，导致当前UI绘制被delay。
3）当前时间内没有得到CPU调度。