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我正在制作一款安卓游戏,目前没有得到我想要的性能。我在自己的线程中有一个游戏循环,可以更新对象的位置。渲染线程将遍历这些对象并绘制它们。当前的行为似乎是波动/不均匀的运动。我无法解释的是,在我将更新逻辑放在它自己的线程中之前,我将它放在 onDrawFrame 方法中,就在 gl 调用之前。在这种情况下,动画非常流畅,只有当我尝试通过 Thread.sleep 限制更新循环时,它才会变得不稳定/不均匀。即使我让更新线程发疯(不休眠),动画也很流畅,只有当涉及到 Thread.sleep 时才会影响动画的质量。

我创建了一个框架项目,看看是否可以重新创建问题,下面是渲染器中的更新循环和 onDrawFrame 方法: 更新循环

    @Override
public void run() 
{
    while(gameOn) 
    {
        long currentRun = SystemClock.uptimeMillis();
        if(lastRun == 0)
        {
            lastRun = currentRun - 16;
        }
        long delta = currentRun - lastRun;
        lastRun = currentRun;

        posY += moveY*delta/20.0;

        GlobalObjects.ypos = posY;

        long rightNow = SystemClock.uptimeMillis();
        if(rightNow - currentRun < 16)
        {
            try {
                Thread.sleep(16 - (rightNow - currentRun));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

这是我的onDrawFrame方法:

        @Override
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
    gl.glClearColor(1f, 1f, 0, 0);
    gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT |
            GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    gl.glLoadIdentity();

    gl.glBindTexture(GL10.GL_TEXTURE_2D, textures[0]);
    gl.glTranslatef(transX, GlobalObjects.ypos, transZ);
    //gl.glRotatef(45, 0, 0, 1);
    //gl.glColor4f(0, 1, 0, 0);

    gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
    gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);

    gl.glVertexPointer(3,  GL10.GL_FLOAT, 0, vertexBuffer);
    gl.glTexCoordPointer(2, GL10.GL_FLOAT, 0, uvBuffer);

    gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, drawOrder.length,
              GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, indiceBuffer);

    gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
    gl.glDisableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
}

我查看了副本岛的源代码,他在单独的线程中执行更新逻辑,并使用 Thread.sleep 对其进行限制,但他的游戏看起来非常流畅。有没有人有任何想法或有没有人经历过我所描述的?

--- 编辑:1/25/13---
我有一些时间思考并大大平滑了这个游戏引擎。我如何做到这一点可能是对实际游戏程序员的亵渎或侮辱,因此请随时纠正这些想法。

基本思想是保持更新、绘制...更新、绘制...的模式,同时保持时间增量相对相同(通常不受您的控制)。我的第一个行动方案是同步我的渲染器,使其仅在被通知允许这样做后才绘制。这看起来像这样:

public void onDrawFrame(GL10 gl10) {
        synchronized(drawLock)
    {
        while(!GlobalGameObjects.getInstance().isUpdateHappened())
        {
            try
            {
                Log.d("test1", "draw locking");
                drawLock.wait();
            } 
            catch (InterruptedException e) 
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

当我完成更新逻辑时,我调用 drawLock.notify(),释放渲染线程来绘制我刚刚更新的内容。这样做的目的是帮助建立更新、绘制...更新、绘制...等模式。

一旦我实现了这一点,它就会变得相当流畅,尽管我仍然偶尔会遇到运动跳跃。经过一些测试,我发现在 ondrawFrame 调用之间发生了多次更新。这导致一帧显示两次(或更多)更新的结果,比正常情况跳跃更大。

我为解决这个问题所做的是将两个 onDrawFrame 调用之间的时间增量限制为某个值,例如 18 毫秒,并将额外的时间存储在剩余时间中。如果他们可以处理,这个剩余部分将在接下来的几次更新中分配给后续的时间增量。这个想法防止了所有突然的长跳,基本上平滑了多帧的时间尖峰。这样做给了我很好的结果。

这种方法的缺点是,在一段时间内,物体的位置不会随着时间的推移而准确,实际上会加速以弥补这种差异。但它更平滑,速度变化不是很明显。

最后,我决定根据以上两个想法重写我的引擎,而不是修补我最初制作的引擎。我对线程同步进行了一些优化,也许有人可以评论。

我当前的线程交互如下:
-更新线程更新当前缓冲区(双缓冲区系统,以便同时更新和绘制),然后如果前一帧已绘制,则将此缓冲区提供给渲染器。
- 如果前一帧还没有绘制,或者正在绘制,更新线程将等待,直到渲染线程通知它已经绘制。
-渲染线程一直等待,直到更新线程通知已发生更新。
- 当渲染线程绘制时,它会设置一个“最后绘制的变量”,指示它最后绘制的两个缓冲区中的哪一个,并且如果它正在等待前一个缓冲区被绘制,也会通知更新线程。

这可能有点令人费解,但这样做是为了发挥多线程的优势,因为它可以在帧 n-1 正在绘制时执行帧 n 的更新,同时还可以防止每帧多次更新迭代,如果渲染器正在使用很久。为了进一步解释,如果检测到 lastDrawn 缓冲区等于刚刚更新的缓冲区,则此多次更新场景由更新线程锁定处理。如果它们相等,这向更新线程表明之前的帧还没有被绘制。

到目前为止,我得到了很好的结果。如果有人有任何意见,请告诉我,很高兴听到您对我所做的任何事情的看法,无论是对还是错。

谢谢

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2 回答 2

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(Blackhex 的回答提出了一些有趣的观点,但我不能将所有这些都塞进评论中。)

让两个线程异步操作必然会导致这样的问题。这样看:驱动动画的事件是硬件“vsync”信号,即Android表面合成器向显示硬件提供一个充满数据的新屏幕的点。每当 vsync 到达时,您都希望拥有一个新的数据帧。如果您没有新数据,则游戏看起来很不稳定。如果您在此期间生成了 3 帧数据,则会忽略其中的 2 帧,而您只是在浪费电池寿命。

(全速运行 CPU 也可能导致设备变热,这可能导致热节流,从而减慢系统中的所有内容……并且会使您的动画断断续续。)

与显示保持同步的最简单方法是在onDrawFrame(). 如果有时执行状态更新和渲染帧所需的时间超过一帧,那么你会看起来很糟糕,需要修改你的方法。简单地将所有游戏状态更新转移到第二个核心并不会像您希望的那样有很大帮助——如果核心#1 是渲染器线程,核心#2 是游戏状态更新线程,那么核心#1 将会运行在核心#2 更新状态时处于空闲状态,之后核心#1 将在核心#2 处于空闲状态时恢复进行实际渲染,并且需要同样长的时间。要实际增加每帧可以执行的计算量,您需要有两个(或更多)内核同时工作,这会引发一些有趣的同步问题,具体取决于您如何定义分工(请参阅http://developer.android.com/training/articles/smp.html如果你想走那条路)。

尝试使用Thread.sleep()来管理帧速率通常会以失败告终。您无法知道 vsync 之间的时间间隔是多长时间,或者下一次到达还有多长时间。每个设备都不同,在某些设备上它可能是可变的。你最终会得到两个时钟——vsync 和 sleep——互相跳动,结果就是动画不连贯。最重要的是,Thread.sleep()不对准确性或最短睡眠时间做出任何具体保证。

我还没有真正浏览过 Replica Island 的源代码,但是GameRenderer.onDrawFrame()您可以看到他们的游戏状态线程(创建要绘制的对象列表)和 GL 渲染器线程(仅绘制列表)之间的交互。在他们的模型中,游戏状态只根据需要更新,如果没有任何改变,它只是重新绘制之前的抽签列表。此模型适用于事件驱动游戏,即当发生某些事情时屏幕上的内容会更新(您按下键、计时器触发等)。当事件发生时,他们可以进行最小的状态更新并根据需要调整抽签列表。

从另一个角度来看,渲染线程和游戏状态是并行工作的,因为它们并没有严格地联系在一起。游戏状态只是根据需要更新东西,渲染线程将它锁定在每个 vsync 并绘制它找到的任何东西。只要双方都没有将任何东西锁定太久,他们就不会明显干涉。唯一有趣的共享状态是绘制列表,由互斥锁保护,因此它们的多核问题被最小化。

对于 Android Breakout ( http://code.google.com/p/android-breakout/ ),游戏中有一个连续弹跳的球。在那里,我们希望尽可能频繁地更新我们的状态,因此我们驱动 vsync 的状态变化,使用前一帧的时间增量来确定事情进展了多远。每帧的计算量很小,对于现代 GL 设备来说,渲染非常简单,所以它很容易在 1/60 秒内完成。如果显示器更新得更快(240Hz),我们可能偶尔会丢帧(同样,不太可能被注意到),我们会在帧更新时消耗 4 倍的 CPU(这是不幸的)。

如果由于某种原因其中一款游戏错过了垂直同步,玩家可能会也可能不会注意到。状态通过经过的时间前进,而不是固定持续时间“帧”的预设概念,因此例如球将在两个连续帧中的每一个上移动 1 个单位,或者在一帧上移动 2 个单位。根据帧速率和显示器的响应能力,这可能是不可见的。(这是一个关键的设计问题,如果您将游戏状态设想为“滴答声”,可能会令您头疼。)

这两种都是有效的方法。关键是在调用时绘制当前状态onDrawFrame,并尽可能不频繁地更新状态。

其他碰巧读到这篇文章的人请注意:不要使用System.currentTimeMillis(). 问题中使用的示例SystemClock.uptimeMillis()基于单调时钟而不是挂钟时间。那,或者System.nanoTime(),是更好的选择。(我正在对currentTimeMillis.

更新:我为类似问题写了更长的答案。

更新 2:我写了一个更长的关于一般问题的答案(见附录 A)。

于 2013-01-15T21:41:42.953 回答
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问题的一部分可能是由于 Thread.sleep() 不准确这一事实造成的。尝试调查睡眠的实际时间。

让你的动画平滑的最重要的事情是你应该计算一些插值因子,称之为 alpha,它在两个连续的动画更新线程调用之间的连续渲染线程调用中线性插值你的动画。换句话说,如果您的更新间隔与您的帧速率相比较高,那么不插入动画更新步骤就像您以更新间隔帧速率进行渲染一样。

编辑:例如,这是 PlayN 的做法:

@Override
public void run() {
  // The thread can be stopped between runs.
  if (!running.get())
    return;

  int now = time();
  float delta = now - lastTime;
  if (delta > MAX_DELTA)
    delta = MAX_DELTA;
  lastTime = now;

  if (updateRate == 0) {
    platform.update(delta);
    accum = 0;
  } else {
    accum += delta;
    while (accum >= updateRate) {
      platform.update(updateRate);
      accum -= updateRate;
    }
  }

  platform.graphics().paint(platform.game, (updateRate == 0) ? 0 : accum / updateRate);

  if (LOG_FPS) {
    totalTime += delta / 1000;
    framesPainted++;
    if (totalTime > 1) {
      log().info("FPS: " + framesPainted / totalTime);
      totalTime = framesPainted = 0;
    }
  }
}
于 2012-12-29T10:52:12.663 回答