Tốc độ khung hình

API tốc độ khung hình cho phép ứng dụng thông báo cho nền tảng Android về tốc độ khung hình dự kiến và có sẵn trên các ứng dụng nhắm đến Android 11 (API cấp 30) trở lên. Theo truyền thống, hầu hết các thiết bị chỉ hỗ trợ một tốc độ làm mới màn hình, thường là 60Hz, nhưng điều này đang thay đổi. Nhiều thiết bị hiện hỗ trợ thêm các tốc độ làm mới như 90Hz hoặc 120Hz. Một số thiết bị hỗ trợ các nút chuyển đổi tốc độ làm mới liền mạch, trong khi một số thiết bị khác hiển thị màn hình đen trong giây lát, thường kéo dài một giây.

Mục đích chính của API là cho phép các ứng dụng tận dụng tốt hơn tất cả các tốc độ làm mới màn hình được hỗ trợ. Ví dụ: một ứng dụng phát video 24Hz gọi setFrameRate() có thể khiến thiết bị thay đổi tốc độ làm mới màn hình từ 60Hz thành 120Hz. Tốc độ làm mới mới này cho phép phát video 24Hz một cách mượt mà, không bị giật, mà không cần phải kéo xuống 3:2 như khi phát cùng một video trên màn hình 60Hz. Nhờ vậy, người dùng có trải nghiệm tốt hơn.

Cách sử dụng cơ bản

Android hiển thị một số cách để truy cập và kiểm soát các nền tảng, vì vậy, có một số phiên bản API setFrameRate(). Mỗi phiên bản API đều có cùng các tham số và hoạt động giống như các phiên bản khác:

Ứng dụng không cần xem xét tốc độ làm mới màn hình được hỗ trợ thực tế, mà có thể lấy được bằng cách gọi Display.getSupportedModes(), để gọi setFrameRate() một cách an toàn. Ví dụ: ngay cả khi thiết bị chỉ hỗ trợ 60 Hz, hãy gọi setFrameRate() với tốc độ khung hình mà ứng dụng của bạn ưu tiên. Các thiết bị không phù hợp hơn với tốc độ khung hình của ứng dụng sẽ giữ nguyên tốc độ làm mới màn hình hiện tại.

Để xem liệu lệnh gọi đến setFrameRate() có dẫn đến thay đổi tốc độ làm mới màn hình hay không, hãy đăng ký nhận thông báo thay đổi màn hình bằng cách gọi DisplayManager.registerDisplayListener() hoặc AChoreographer_registerRefreshRateCallback().

Khi gọi setFrameRate(), tốt nhất bạn nên truyền tốc độ khung hình chính xác thay vì làm tròn thành số nguyên. Ví dụ: khi kết xuất video được ghi ở 29,97 Hz, hãy truyền vào 29,97 thay vì làm tròn thành 30.

Đối với ứng dụng video, bạn nên đặt tham số tương thích được truyền đến setFrameRate() thành Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE để cung cấp thêm gợi ý cho nền tảng Android rằng ứng dụng sẽ sử dụng tính năng kéo xuống để thích ứng với tốc độ làm mới màn hình không khớp (dẫn đến hiện tượng giật).

Trong một số trường hợp, giao diện video sẽ ngừng gửi khung hình nhưng vẫn hiển thị trên màn hình trong một khoảng thời gian. Các trường hợp phổ biến bao gồm khi phát đến cuối video hoặc khi người dùng tạm dừng phát. Trong những trường hợp này, hãy gọi setFrameRate() với tham số tốc độ khung hình được đặt thành 0 để xoá chế độ cài đặt tốc độ khung hình của nền tảng về giá trị mặc định. Bạn không cần phải xoá chế độ cài đặt tốc độ khung hình như thế này khi huỷ bỏ giao diện hoặc khi giao diện bị ẩn vì người dùng chuyển sang một ứng dụng khác. Chỉ xoá chế độ cài đặt tốc độ khung hình khi giao diện vẫn hiển thị nhưng không được sử dụng.

Chuyển đổi tốc độ khung hình không liền mạch

Trên một số thiết bị, việc chuyển đổi tốc độ làm mới có thể gây gián đoạn hình ảnh như màn hình đen trong một hoặc hai giây. Điều này thường xảy ra trên hộp giải mã tín hiệu số, bảng điều khiển TV và các thiết bị tương tự. Theo mặc định, khung Android không chuyển đổi chế độ khi API Surface.setFrameRate() được gọi để tránh các gián đoạn hình ảnh như vậy.

Một số người dùng thích sự gián đoạn hình ảnh ở đầu và cuối các video dài. Điều này cho phép tốc độ làm mới của màn hình khớp với tốc độ khung hình của video và tránh các hiện tượng chuyển đổi tốc độ khung hình như hiện tượng giật khi kéo xuống 3:2 khi phát phim.

Vì lý do này, bạn có thể bật nút chuyển tốc độ làm mới không liền mạch nếu cả người dùng và ứng dụng đều chọn sử dụng:

Bạn nên luôn sử dụng CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS cho các video dài như phim. Lý do là lợi ích của việc so khớp tốc độ khung hình video lớn hơn sự gián đoạn xảy ra khi thay đổi tốc độ làm mới.

Đề xuất khác

Hãy làm theo các đề xuất sau đây cho các trường hợp phổ biến.

Nhiều bề mặt

Nền tảng Android được thiết kế để xử lý chính xác các tình huống có nhiều nền tảng với các chế độ cài đặt tốc độ khung hình khác nhau. Khi ứng dụng của bạn có nhiều giao diện với tốc độ khung hình khác nhau, hãy gọi setFrameRate() với tốc độ khung hình chính xác cho từng giao diện. Ngay cả khi thiết bị đang chạy nhiều ứng dụng cùng một lúc, sử dụng chế độ chia đôi màn hình hoặc hình trong hình, mỗi ứng dụng vẫn có thể gọi setFrameRate() một cách an toàn cho các nền tảng của riêng mình.

Nền tảng không thay đổi theo tốc độ khung hình của ứng dụng

Ngay cả khi thiết bị hỗ trợ tốc độ khung hình mà ứng dụng chỉ định trong lệnh gọi đến setFrameRate(), vẫn có trường hợp thiết bị không chuyển màn hình sang tốc độ làm mới đó. Ví dụ: một nền tảng có mức độ ưu tiên cao hơn có thể có chế độ cài đặt tốc độ khung hình khác hoặc thiết bị có thể ở chế độ tiết kiệm pin (đặt giới hạn về tốc độ làm mới màn hình để tiết kiệm pin). Ứng dụng vẫn phải hoạt động chính xác khi thiết bị không chuyển tốc độ làm mới màn hình sang chế độ cài đặt tốc độ khung hình của ứng dụng, ngay cả khi thiết bị chuyển sang chế độ này trong trường hợp bình thường.

Ứng dụng có thể quyết định cách phản hồi khi tốc độ làm mới màn hình không khớp với tốc độ khung hình của ứng dụng. Đối với video, tốc độ khung hình được cố định theo tốc độ khung hình của video nguồn và bạn sẽ phải kéo xuống để hiển thị nội dung video. Thay vào đó, trò chơi có thể chọn cố gắng chạy ở tốc độ làm mới màn hình thay vì giữ nguyên tốc độ khung hình ưu tiên. Ứng dụng không được thay đổi giá trị mà ứng dụng truyền vào setFrameRate() dựa trên những gì nền tảng thực hiện. Bạn phải đặt giá trị này thành tốc độ khung hình ưu tiên của ứng dụng, bất kể ứng dụng xử lý các trường hợp nền tảng không điều chỉnh để khớp với yêu cầu của ứng dụng như thế nào. Bằng cách đó, nếu điều kiện thiết bị thay đổi để cho phép sử dụng thêm tốc độ làm mới màn hình, thì nền tảng sẽ có thông tin chính xác để chuyển sang tốc độ khung hình ưu tiên của ứng dụng.

Trong trường hợp ứng dụng sẽ không hoặc không thể chạy ở tốc độ làm mới màn hình, ứng dụng phải chỉ định dấu thời gian trình bày cho mỗi khung hình, sử dụng một trong các cơ chế của nền tảng để đặt dấu thời gian trình bày:

Việc sử dụng các dấu thời gian này sẽ ngăn nền tảng hiển thị khung ứng dụng quá sớm, dẫn đến hiện tượng giật không cần thiết. Việc sử dụng chính xác dấu thời gian trình bày khung hình sẽ hơi phức tạp. Đối với trò chơi, hãy xem hướng dẫn về tốc độ khung hình để biết thêm thông tin về cách tránh hiện tượng giật và cân nhắc sử dụng Thư viện Android Frame Pacing.

Trong một số trường hợp, nền tảng có thể chuyển sang một bội số của tốc độ khung hình mà ứng dụng đã chỉ định trong setFrameRate(). Ví dụ: một ứng dụng có thể gọi setFrameRate() với 60Hz và thiết bị có thể chuyển đổi màn hình sang 120Hz. Một lý do có thể dẫn đến điều này là nếu một ứng dụng khác có giao diện với chế độ cài đặt tốc độ khung hình là 24Hz. Trong trường hợp đó, việc chạy màn hình ở tốc độ 120Hz sẽ cho phép cả nền tảng 60Hz và nền tảng 24Hz chạy mà không cần kéo xuống.

Khi màn hình đang chạy ở tốc độ khung hình gấp nhiều lần tốc độ khung hình của ứng dụng, ứng dụng phải chỉ định dấu thời gian trình bày cho mỗi khung hình để tránh hiện tượng giật không cần thiết. Đối với trò chơi, thư viện Android Frame Pacing sẽ giúp bạn đặt chính xác dấu thời gian trình bày khung hình.

setFrameRate() so với preferredDisplayModeId

WindowManager.LayoutParams.preferredDisplayModeId là một cách khác để ứng dụng có thể cho nền tảng biết tốc độ khung hình của ứng dụng. Một số ứng dụng chỉ muốn thay đổi tốc độ làm mới màn hình thay vì thay đổi các chế độ cài đặt màn hình khác, chẳng hạn như độ phân giải màn hình. Nhìn chung, hãy sử dụng setFrameRate() thay vì preferredDisplayModeId. Hàm setFrameRate() dễ sử dụng hơn vì ứng dụng không cần tìm kiếm trong danh sách chế độ hiển thị để tìm một chế độ có tốc độ khung hình cụ thể.

setFrameRate() giúp nền tảng có nhiều cơ hội hơn để chọn tốc độ khung hình tương thích trong các trường hợp có nhiều nền tảng đang chạy ở các tốc độ khung hình khác nhau. Ví dụ: hãy xem xét trường hợp hai ứng dụng đang chạy ở chế độ chia đôi màn hình trên Pixel 4, trong đó một ứng dụng đang phát video 24Hz và ứng dụng còn lại đang hiển thị cho người dùng một danh sách có thể cuộn. Pixel 4 hỗ trợ hai tốc độ làm mới màn hình: 60 Hz và 90 Hz. Khi sử dụng API preferredDisplayModeId, bề mặt video sẽ buộc phải chọn 60Hz hoặc 90Hz. Bằng cách gọi setFrameRate() với tốc độ 24Hz, nền tảng video sẽ cung cấp cho nền tảng nhiều thông tin hơn về tốc độ khung hình của video nguồn, cho phép nền tảng chọn tốc độ làm mới màn hình là 90Hz, tốt hơn so với 60Hz trong trường hợp này.

Tuy nhiên, có một số trường hợp bạn nên sử dụng preferredDisplayModeId thay vì setFrameRate(), chẳng hạn như sau:

  • Nếu ứng dụng muốn thay đổi độ phân giải hoặc các chế độ cài đặt chế độ hiển thị khác, hãy sử dụng preferredDisplayModeId.
  • Nền tảng sẽ chỉ chuyển chế độ hiển thị để phản hồi lượt gọi đến setFrameRate() nếu nút chuyển chế độ có trọng lượng nhẹ và người dùng khó phát hiện. Nếu ứng dụng muốn chuyển đổi tốc độ làm mới màn hình ngay cả khi ứng dụng đó yêu cầu chuyển đổi chế độ nặng (ví dụ: trên thiết bị Android TV), hãy sử dụng preferredDisplayModeId.
  • Các ứng dụng không thể xử lý màn hình chạy ở tốc độ khung hình gấp nhiều lần tốc độ khung hình của ứng dụng (yêu cầu đặt dấu thời gian trình bày trên mỗi khung hình) nên sử dụng preferredDisplayModeId.

setFrameRate() so với preferredRefreshRate

WindowManager.LayoutParams#preferredRefreshRate đặt tốc độ khung hình ưu tiên trên cửa sổ của ứng dụng và tốc độ này áp dụng cho tất cả các nền tảng trong cửa sổ. Ứng dụng phải chỉ định tốc độ khung hình ưu tiên bất kể tốc độ làm mới được hỗ trợ của thiết bị, tương tự như setFrameRate(), để cung cấp cho trình lập lịch biểu gợi ý tốt hơn về tốc độ khung hình dự kiến của ứng dụng.

preferredRefreshRate bị bỏ qua đối với các Nền tảng sử dụng setFrameRate(). Nhìn chung, hãy sử dụng setFrameRate() nếu có thể.

preferredRefreshRate so với preferredDisplayModeId

Nếu ứng dụng chỉ muốn thay đổi tốc độ làm mới ưu tiên, bạn nên sử dụng preferredRefreshRate thay vì preferredDisplayModeId.

Tránh gọi setFrameRate() quá thường xuyên

Mặc dù lệnh gọi setFrameRate() không tốn kém về hiệu suất, nhưng ứng dụng nên tránh gọi setFrameRate() mỗi khung hình hoặc nhiều lần mỗi giây. Các lệnh gọi đến setFrameRate() có thể dẫn đến thay đổi về tốc độ làm mới màn hình, điều này có thể dẫn đến tình trạng bị rớt khung hình trong quá trình chuyển đổi. Bạn nên tìm ra tốc độ khung hình chính xác trước và gọi setFrameRate() một lần.

Mục đích sử dụng cho trò chơi hoặc các ứng dụng không phải video khác

Mặc dù video là trường hợp sử dụng chính của API setFrameRate(), nhưng bạn cũng có thể sử dụng API này cho các ứng dụng khác. Ví dụ: một trò chơi không chạy nhanh hơn 60 Hz (để giảm mức sử dụng pin và đạt được các phiên chơi lâu hơn) có thể gọi Surface.setFrameRate(60, Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_DEFAULT). Bằng cách này, một thiết bị chạy ở tốc độ 90Hz theo mặc định sẽ chạy ở tốc độ 60Hz khi trò chơi đang hoạt động, điều này sẽ tránh được hiện tượng giật xảy ra nếu trò chơi chạy ở tốc độ 60Hz trong khi màn hình chạy ở tốc độ 90Hz.

Cách sử dụng FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE

FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE chỉ dành cho ứng dụng video. Để sử dụng không phải video, hãy dùng FRAME_RATE_COMPATIBILITY_DEFAULT.

Chọn chiến lược thay đổi tốc độ khung hình

  • Các ứng dụng nên gọi setFrameRate(fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE, CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS) khi hiển thị video dài như phim, trong đó fps là tốc độ khung hình của video.
  • Bạn không nên dùng ứng dụng gọi setFrameRate() bằng CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS khi bạn dự kiến thời lượng phát video sẽ kéo dài vài phút trở xuống.

Ví dụ về cách tích hợp cho ứng dụng phát video

Bạn nên thực hiện các bước sau để tích hợp nút chuyển tốc độ làm mới trong các ứng dụng phát video:

  1. Quyết định changeFrameRateStrategy:
    1. Nếu phát một video dài như phim, hãy sử dụng MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS
    2. Nếu phát video ngắn như đoạn giới thiệu phim, hãy sử dụng CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS
  2. Nếu changeFrameRateStrategy là CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS, hãy chuyển sang bước 4.
  3. Phát hiện xem liệu sắp có sự chuyển đổi tốc độ làm mới không liền mạch hay không bằng cách kiểm tra xem cả hai điều kiện sau đây có đúng hay không:
    1. Không thể chuyển đổi chế độ liền mạch từ tốc độ làm mới hiện tại (gọi là C) sang tốc độ khung hình của video (gọi là V). Đây sẽ là trường hợp nếu C và V khác nhau và Display.getMode().getAlternativeRefreshRates không chứa bội số của V.
    2. Người dùng đã chọn sử dụng các thay đổi về tốc độ làm mới không liền mạch. Bạn có thể phát hiện điều này bằng cách kiểm tra xem DisplayManager.getMatchContentFrameRateUserPreference có trả về MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS hay không
  4. Nếu bạn muốn chuyển đổi liền mạch, hãy làm như sau:
    1. Gọi setFrameRate và truyền vào fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE và changeFrameRateStrategy, trong đó fps là tốc độ khung hình của video.
    2. Bắt đầu phát video
  5. Nếu sắp có thay đổi chế độ không liền mạch, hãy làm như sau:
    1. Hiển thị trải nghiệm người dùng để thông báo cho người dùng. Xin lưu ý rằng bạn nên triển khai một cách để người dùng đóng trải nghiệm người dùng này và bỏ qua độ trễ bổ sung ở bước 5.d. Điều này là do độ trễ mà chúng tôi đề xuất lớn hơn mức cần thiết trên các màn hình hiển thị thời gian chuyển đổi nhanh hơn.
    2. Gọi setFrameRate và truyền vào fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE và CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS, trong đó fps là tốc độ khung hình của video.
    3. Chờ lệnh gọi lại onDisplayChanged.
    4. Chờ 2 giây để quá trình chuyển đổi chế độ hoàn tất.
    5. Bắt đầu phát video

Mã giả để chỉ hỗ trợ tính năng chuyển đổi liền mạch như sau:

SurfaceControl.Transaction transaction = new SurfaceControl.Transaction();
transaction.setFrameRate(surfaceControl,
    contentFrameRate,
    FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE,
    CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS);
transaction.apply();
beginPlayback();

Mã giả để hỗ trợ tính năng chuyển đổi liền mạch và không liền mạch như mô tả ở trên như sau:

SurfaceControl.Transaction transaction = new SurfaceControl.Transaction();
if (isSeamlessSwitch(contentFrameRate)) {
  transaction.setFrameRate(surfaceControl,
      contentFrameRate,
      FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE,
      CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS);
  transaction.apply();
  beginPlayback();
} else if (displayManager.getMatchContentFrameRateUserPreference()
      == MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS) {
  showRefreshRateSwitchUI();
  sleep(shortDelaySoUserSeesUi);
  displayManager.registerDisplayListener(…);
  transaction.setFrameRate(surfaceControl,
      contentFrameRate,
      FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE,
      CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS);
  transaction.apply();
  waitForOnDisplayChanged();
  sleep(twoSeconds);
  hideRefreshRateSwitchUI();
  beginPlayback();
}