Tốc độ khung hình

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

Mục đích chính của API này là cho phép các ứng dụng tận dụng hiệu quả hơn tất cả tốc độ làm mới màn hình được hỗ trợ. Ví dụ: một ứng dụng phát video 24 Hz gọi setFrameRate() có thể dẫn đến việc thiết bị thay đổi tốc độ làm mới màn hình từ 60 Hz sang 120 Hz. Tốc độ làm mới mới này cho phép phát video 24 Hz mượt mà, không bị giật, không cần kéo xuống tỷ lệ 3:2 vì cần phải phát cùng một video trên màn hình 60 Hz. Điều này mang lại trải nghiệm tốt hơn cho người dùng.

Cách sử dụng cơ bản

Android cho ra một số cách để truy cập và điều khiển nền tảng, vì vậy, sẽ có một số phiên bản API setFrameRate(). Mỗi phiên bản API sẽ lấy cùng một tham số và hoạt động giống như các phiên bản khác:

Ứng dụng không cần xem xét tốc độ làm mới màn hình thực tế được hỗ trợ, 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 áp dụng tốc độ làm mới màn hình hiện tại.

Để xem lệnh gọi đến setFrameRate() có làm thay đổi tốc độ làm mới màn hình hay không, hãy đăng ký nhận thông báo về việc 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 một số nguyên. Ví dụ: khi kết xuất video đã quay ở 29,97 Hz, hãy truyền 29,97 thay vì làm tròn thành 30.

Đối với các ứng dụng video, tham số tương thích được chuyển đến setFrameRate() phải được đặt thành Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE nhằm cung cấp thêm gợi ý cho nền tảng Android mà ứng dụng sẽ sử dụng tính năng kéo xuống để thích ứng với tốc độ làm mới màn hình không phù hợp (sẽ dẫn đến rung).

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 quá trình 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 xoá chế độ cài đặt tốc độ khung hình như vậy khi huỷ bỏ bề mặt hoặc khi bề mặt 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 mà không cần 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 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 sẽ không chuyển đổi các chế độ khi API Surface.setFrameRate() được gọi, để tránh tình trạng gián đoạn hình ảnh như vậy.

Một số người dùng muốn hiển thị gián đoạn ở đầu và cuối video dài. Điều này giúp tốc độ làm mới của màn hình khớp với tốc độ khung hình của video và tránh các cấu phần phần mềm chuyển đổi tốc độ khung hình, chẳng hạn như cử chỉ kéo xuống 3:2 để phát phim.

Vì lý do này, bạn có thể bật các 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 hạn như phim. Lý do là vì 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 trong các trường hợp phổ biến.

Nhiều nền tảng

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 nền tảng với các tốc độ khung hình khác nhau, hãy gọi setFrameRate() với tốc độ khung hình chính xác cho từng nền tảng. Ngay cả khi thiết bị đang chạy nhiều ứng dụng cùng lúc, bằng chế độ chia đôi màn hình hoặc chế độ hình trong hình, mỗi ứng dụng vẫn có thể gọi setFrameRate() một cách an toàn cho các nền tảng của riêng chúng.

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(), thiết bị sẽ không chuyển màn hình sang tốc độ làm mới đó. Ví dụ: một bề mặt có mức độ ưu tiên cao hơn có thể có chế độ cài đặt tốc độ khung hình khác hoặc thiết bị có thể đang ở chế độ tiết kiệm pin (đặt hạn chế 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 đổi 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 của video nguồn và bắt buộc phải kéo xuống để hiển thị nội dung video. Thay vào đó, trò chơi có thể chọn chạy ở tốc độ làm mới màn hình thay vì duy trì tốc độ khung hình ưu tiên. Ứng dụng không được thay đổi giá trị đã chuyển đến setFrameRate() dựa trên hoạt động của nền tảng. Tốc độ khung hình phải được đặt ở tốc độ khung hình ưu tiên của ứng dụng, bất kể ứng dụng xử lý như thế nào các trường hợp nền tảng không điều chỉnh cho phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. Nhờ đó, nếu điều kiện của 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 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 sự di chuyển không cần thiết. Việc sử dụng chính xác dấu thời gian trình bày khung hình là một chút phức tạp. Đối với trò chơi, hãy xem hướng dẫn về tốc độ khung hình của chúng tôi để biết thêm thông tin về cách tránh hiệu ứng chuyển động (jud run) và cân nhắc việc sử dụng thư viện Android Frame Pacing.

Trong một số trường hợp, nền tảng có thể chuyển sang bội số của tốc độ khung hình mà ứng dụng đã chỉ định trong setFrameRate(). Ví dụ: ứng dụng có thể gọi setFrameRate() với 60 Hz và thiết bị có thể chuyển màn hình sang 120 Hz. Điều này có thể xảy ra nếu một ứng dụng khác có nền tảng đặt chế độ cài đặt tốc độ khung hình là 24Hz. Trong trường hợp đó, việc chạy màn hình ở tốc độ 120 Hz sẽ cho phép cả bề mặt 60 Hz và bề mặt 24 Hz 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 chiếu cho từng khung hình để tránh rung không cần thiết. Đối với trò chơi, thư viện Android Frame Pacing rất hữu ích trong việc thiết lập chính xác dấu thời gian trình chiếu khung hình.

setFrameRate() so với PreferredDisplayModeId

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

setFrameRate() mang lại cho nền tảng nhiều cơ hội hơn để chọn tốc độ khung hình tương thích trong các tình huống có nhiều nền tảng đang chạy ở các tốc độ khung hình khác nhau. Ví dụ: hãy xem xét trường hợp 2 ứng dụng đang chạy ở chế độ chia đôi màn hình trên Pixel 4, trong đó một ứng dụng đang phát video 24 Hz và ứng dụng còn lại cho người dùng thấy danh sách có thể cuộn. Pixel 4 hỗ trợ 2 tốc độ làm mới màn hình: 60Hz và 90Hz. Khi sử dụng API preferredDisplayModeId, giao diện video buộc phải chọn 60Hz hoặc 90Hz. Bằng cách gọi setFrameRate() với 24 Hz, giao diện video cung cấp cho nền tảng thêm thông tin về tốc độ khung hình của video nguồn, cho phép nền tảng chọn 90 Hz cho tốc độ làm mới màn hình, tốt hơn là 60 Hz trong trường hợp này.

Tuy nhiên, có những trường hợp bạn nên dùng preferredDisplayModeId thay vì setFrameRate(), chẳng hạn như sau:

  • Nếu ứng dụng muốn thay đổi độ phân giải hoặc các chế độ cài đặt khác cho chế độ hiển thị, hãy dùng preferredDisplayModeId.
  • Nền tảng sẽ chỉ chuyển đổi các chế độ hiển thị để phản hồi lệnh gọi đến setFrameRate() nếu nút chuyển chế độ nhẹ và ít có khả năng người dùng sẽ không nhận thấy được. Nếu ứng dụng muốn chuyển đổi tốc độ làm mới màn hình ngay cả khi ứng dụng yêu cầu chuyển đổi chế độ nặng (ví dụ: trên thiết bị Android TV), hãy sử dụng preferredDisplayModeId.
  • Các ứng dụng không xử lý được màn hình chạy ở nhiều tốc độ khung hình của ứng dụng (yêu cầu đặt dấu thời gian trình bày trên từng 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 có thể áp dụng cho mọi nền tảng bên trong cửa sổ đó. 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 rõ hơn về tốc độ khung hình dự kiến của ứng dụng.

preferredRefreshRate sẽ bị bỏ qua đối với các Nền tảng sử dụng setFrameRate(). Nói 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 gây tốn kém về hiệu suất, nhưng ứng dụng nên tránh gọi setFrameRate() trong mọi khung hình hoặc nhiều lần trong 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 việc sụt khung hình trong quá trình chuyển đổi. Bạn nên tìm ra tốc độ khung hình chính xác trước và gọi setFrameRate() một lần.

Việc sử dụng trò chơi hoặc các ứng dụng khác không phải video

Mặc dù video là trường hợp sử dụng chính của API setFrameRate(), nhưng bạn có thể dùng video này cho các ứng dụng khác. Ví dụ: một trò chơi dự định không chạy cao 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). Theo cách này, một thiết bị chạy ở tốc độ 90 Hz theo mặc định sẽ chạy ở tốc độ 60 Hz khi trò chơi đang hoạt động. Điều này sẽ tránh được sự chênh lệch xảy ra nếu trò chơi chạy ở tốc độ 60 Hz trong khi màn hình chạy ở 90 Hz.

Sử dụng FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE

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

Chọn chiến lược thay đổi tốc độ khung hình

  • Khi hiển thị video chạy lâu, chẳng hạn như phim, các ứng dụng nên 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 dự kiến quá trình phát video chỉ kéo dài vài phút trở xuống.

Ví dụ về 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, chẳng hạn như phim, hãy sử dụng MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS
    2. Nếu phát một video ngắn như đoạn giới thiệu chuyển động, hãy sử dụng CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS
  2. Nếu changeFrameRateStrategy là CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS, hãy chuyển đến bước 4.
  3. Phát hiện xem sự kiện chuyển đổi tốc độ làm mới không liền mạch có sắp xảy ra hay không bằng cách kiểm tra để đảm bảo cả hai thông tin sau đều đúng:
    1. Không thể chuyển đổi chế độ liền mạch từ tốc độ làm mới hiện tại (hãy gọi là C) sang tốc độ khung hình của video (hãy gọi là V). Trường hợp này sẽ xảy ra nếu C và V khác nhau và Display.getMode().getAlternativeRefreshRates không chứa bội số của V.
    2. Người dùng đã chọn thay đổi 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 quá trình chuyển đổi sẽ diễn ra liền mạch, hãy làm như sau:
    1. Gọi setFrameRate rồi truyền vào đó 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. Hãy hiện 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 được đề xuất của chúng tôi lớn hơn mức cần thiết trên các màn hình có thời gian chuyển đổi nhanh hơn.
    2. Gọi setFrameRate rồi truyền vào đó 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 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();
}