Tốc độ khung hình

API tốc độ khung hình cho phép các ứng dụng thông báo cho nền tảng Android về khung hình dự kiến và có sẵn trên những 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 chuyển đổi tốc độ làm mới liền mạch, trong khi một số thiết bị khác hiển thị màn hình đen trong một khoảng thời gian ngắn, thường là 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 mang lại trải nghiệm mượt mà phát lại video 24Hz mà không bị giật, không cần kéo xuống 3:2 như có thể cần thiết để phát cùng một video trên màn hình 60 Hz. Nhờ đó, người dùng có trải nghiệm tốt hơn của bạn.

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 của API sẽ lấy cùng tham số và hoạt động giống như các tham số 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 có tốc độ khung hình phù hợp hơn với ứng dụng sẽ vẫn sử dụng tốc độ làm mới màn hình hiện tại.

Để xem lệnh gọi đến setFrameRate() có làm thay đổi quá trình làm mới màn hình hay không gọi, đăng ký nhận thông báo về việc thay đổi hiển thị DisplayManager.registerDisplayListener() hoặc AChoreographer_registerRefreshRateCallback().

Khi gọi setFrameRate(), tốt nhất là bạn nên truyền tốc độ khung hình chính xác thay vì so với làm tròn đến một 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, nền tảng video sẽ ngừng gửi khung hình nhưng vẫn sẽ giữ nguyên hiển thị trên màn hình trong một khoảng thời gian. Các trường hợp phổ biến bao gồm khi phát lại 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.

Nút chuyển tốc độ khung hình liền mạch

Trên một số thiết bị, việc chuyển đổi tốc độ làm mới có thể gây gián đoạn hình ảnh, chẳng hạn như hình ảnh bị đen trên màn hình 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 muốn hiển thị gián đoạn ở phần đầu và phần cuối của những video dài hơn. 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. Điều này là do lợi ích của việc so khớp tốc độ khung hình video lớn hơn gián đoạn xảy ra khi thay đổi tốc độ làm mới.

Đề xuất khác

Hãy làm theo các đề xuất sau trong 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 có 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 tại bằng chế độ chia đôi màn hình hoặc chế độ hình trong hình, mỗi ứng dụng đều có thể gọi setFrameRate() cho nền tảng của riêng họ.

Nền tảng này không thay đổi 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() thân mến, có những trường hợp mà thiết bị không chuyển màn hình sang tốc độ làm mới đó. Ví dụ: một giao diện có mức độ ưu tiên cao hơn có thể có cài đặt tốc độ khung hình hoặc thiết bị có thể ở chế độ tiết kiệm pin (đặt 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 quyền 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 được truyền đến setFrameRate() dựa trên hoạt động của nền tảng. Bạn phải đặt chính sách này với tốc độ khung hình ưu tiên của ứng dụng, bất kể ứng dụng xử lý như thế nào trong các trường hợp nền tảng không điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. 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 không hoặc không thể chạy ở tốc độ làm mới màn hình, ứng dụng phải chỉ định dấu thời gian trình bày cho từng khung hình, sử dụng một trong cơ chế của nền tảng để đặt dấu thời gian trình bày:

Khi bạn sử dụng những dấu thời gian này, nền tảng cũng sẽ ngừng hiển thị khung ứng dụng sớm, điều này sẽ dẫn đến những bước nhảy không cần thiết. Việc sử dụng chính xác dấu thời gian trình bày khung hình khá 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 Tốc độ khung hình Android.

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 khiến điều này có thể xảy ra là khi một ứng dụng khác sử dụng nền tảng có 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 mức bội số của tốc độ khung hình của ứng dụng, ứng dụng phải chỉ định dấu thời gian trình bày cho từng khung để tránh trường hợp không cần thiết ngốc nghếch. Đối với trò chơi, thư viện Android Frame Pacing (Tốc độ khung hình Android) rất hữu ích khi đặt dấu thời gian trình chiếu khung.

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. Hơi nhiều các ứng dụng chỉ muốn thay đổi tốc độ làm mới màn hình hơn là thay đổi cài đặt chế độ hiển thị, chẳng hạn như độ phân giải màn hình. Nhìn chung, hãy sử dụng setFrameRate() thay vì preferredDisplayModeId. setFrameRate() giúp sử dụng dễ dàng hơn vì ứng dụng không cần tìm kiếm trong danh sách các chế độ hiển thị để tìm 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 tốc độ khung hình khác nhau. Ví dụ: hãy xem xét một tình huống trong đó hai ứng dụng chạy ở chế độ chia đôi màn hình trên Pixel 4, trong đó một ứng dụng đang phát video 24 Hz và hai là hiển thị cho người dùng một danh sách có thể cuộn. Pixel 4 hỗ trợ 2 tốc độ làm mới màn hình: 60Hz và 90Hz. 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 lệnh 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.
  • Ứng dụng không xử lý được màn hình chạy tại nhiều khung hình của ứng dụng tốc độ, vốn yêu cầu phải đặt dấu thời gian trình chiếu trên mỗi khung hình, sử dụng preferredDisplayModeId.

setFrameRate() so với preferRefreshRate

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 nhiều chi phí về hiệu suất, 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 có thể dùng cho các ứng dụng khác. Ví dụ: một trò chơi không có ý định chạy cao hơn 60 Hz (để giảm mức sử dụng pin và đạt được các phiên phát 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.

Mức sử dụng FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE

FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE chỉ dành cho ứng dụng video. Để không phải video, vui lòng dùng FRAME_RATE_COMPATIBILITY_DEFAULT.

Chọn chiến lược thay đổi tốc độ khung hình

  • Khi hiển thị các video chạy lâu như phim, gọi setFrameRate(fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE, CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS) trong đó fps là tốc độ khung hình của video.
  • Bạn không nên dùng các ứng dụng gọi setFrameRate() bằng CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS khi bạn muốn video sẽ phát trong vài phút trở xuống.

Ví dụ về cách tích hợp cho ứng dụng phát video

Bạn nên thực hiện các bước sau đây để tích hợp công tắc 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 quá trình chuyển đổi tốc độ làm mới không liền mạch có sắp xảy ra hay không bằng cách kiểm tra cả hai điều trên đều đúng:
    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 trả về MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS
  4. Nếu quá trình chuyển đổi sẽ diễn ra 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 chế độ thay đổi không liền mạch sắp xảy ra, 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 cho người dùng bỏ qua trải nghiệm người dùng này và bỏ qua độ trễ bổ sung trong bước 5.d. Đây là vì chúng tôi đề xuất độ trễ lớn hơn mức cần thiết trên các màn hình cho thấy thời gian chuyển đổi nhanh hơn.
    2. Gọi setFrameRate rồi truyền fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE, và CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS, trong đó fps là tốc độ khung hình của video.
    3. Đợi 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 hỗ trợ 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();
}