帧速率

应用可通过 Frame Rate API 将其预期帧速率告知 Android 平台，该 API 可在以 Android 11（API 级别 30）或更高版本为目标平台的应用中使用。大多数设备历来都只支持一种显示屏刷新频率，通常为 60Hz，但这一直在变化。现在，许多设备都支持其他刷新频率，如 90Hz 或 120Hz。某些设备支持无缝切换刷新率，而其他设备会短暂显示黑屏（通常持续一秒钟）。

该 API 的主要目的是让应用能够更好地利用支持的所有显示屏刷新频率。例如，如果应用播放 24Hz 视频并调用 setFrameRate()，则可能会导致设备将显示刷新率从 60Hz 更改为 120Hz。这种新刷新率支持流畅无拖影地播放 24Hz 视频，而无需像在 60Hz 显示屏上播放相同视频时那样进行 3:2 拉伸。这会带来更出色的用户体验。

重要提示： 调度程序在确定显示刷新率时会考虑多种因素，因此无法保证您的应用会获得您使用 setFrameRate() 请求的帧速率。

基本用法

Android 提供了多种访问和控制 Surface 的方法，因此 setFrameRate() API 有多个版本。每个版本的 API 都接受相同的参数，并且其运作方式与其他版本相同：

• Surface.setFrameRate()
• SurfaceControl.Transaction.setFrameRate()
• ANativeWindow_setFrameRate()
• ASurfaceTransaction_setFrameRate()

应用无需考虑实际支持的显示刷新率（可通过调用 Display.getSupportedModes() 获取），即可安全地调用 setFrameRate()。例如，即使设备仅支持 60Hz，也应使用应用首选的帧速率调用 setFrameRate()。如果设备与应用的帧速率不匹配，则会保持当前的显示刷新率。

如需了解调用 setFrameRate() 是否会导致显示刷新率发生变化，请调用 DisplayManager.registerDisplayListener() 或 AChoreographer_registerRefreshRateCallback() 注册显示屏更改通知。

调用 setFrameRate() 时，最好传入确切的帧速率，而不是四舍五入为整数。例如，在渲染以 29.97Hz 录制的视频时，请传入 29.97，而不是四舍五入为 30。

对于视频应用，应将传递给 setFrameRate() 的兼容性参数设置为 Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE，以向 Android 平台提供额外的提示，即应用将使用下拉功能来适应不匹配的显示刷新率（这将导致画面卡顿）。

在某些情况下，视频界面会停止提交帧，但仍会在屏幕上显示一段时间。常见场景包括播放到视频结尾或用户暂停播放时。在这些情况下，请将帧速率参数设置为 0 并调用 setFrameRate()，以将 Surface 的帧速率设置清除回默认值。在销毁 Surface 或 Surface 因用户切换到其他应用而隐藏时，无需像这样清除帧速率设置。仅当 Surface 保持可见但未被使用时，才应清除帧速率设置。

非流畅帧速率切换

在某些设备上，刷新率切换可能会出现视觉中断，例如一两秒钟的黑屏。这通常发生在机顶盒、电视面板和类似设备上。默认情况下，Android 框架在调用 Surface.setFrameRate() API 时不会切换模式，以避免此类视觉中断。

有些用户更喜欢在时长较长的视频开头和结尾显示视觉插播内容。这样，显示屏的刷新率就可以与视频帧速率保持一致，并避免电影播放时出现 3:2 拉伸抖动等帧速率转换伪影。

因此，如果用户和应用都选择启用，则可以启用非流畅刷新率切换：

• 用户：如需选择启用此功能，用户可以启用匹配内容帧速率用户设置。
• 应用：如需选择启用，应用可以将 CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS 传递到 setFrameRate()。

对于长视频（例如电影），我们建议您始终使用 CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS。这是因为与视频帧速率匹配的好处大于更改刷新率时发生的干扰。

其他建议

请遵循以下建议来处理常见场景。

多个 Surface

Android 平台旨在正确处理存在多个帧速率设置的 Surface 的情况。如果您的应用有多个帧速率不同的 Surface，请针对每个 Surface 使用正确的帧速率调用 setFrameRate()。即使设备使用分屏或画中画模式同时运行多个应用，每个应用也可以安全地调用 setFrameRate() 来获取自己的 Surface。

平台不会更改为应用的帧速率

即使设备支持应用在调用 setFrameRate() 时指定的帧速率，在某些情况下，设备也不会将显示屏切换到该刷新率。例如，优先级较高的 Surface 可能具有不同的帧速率设置，或者设备可能处于省电模式（对显示刷新率设置限制以节省电量）。即使设备在正常情况下会将显示刷新率切换到应用的帧速率设置，应用也必须在设备未切换显示刷新率时正常运行。

当显示屏刷新率与应用帧速率不匹配时，应用可以自行决定如何响应。对于视频，帧速率固定为源视频的帧速率，并且需要下拉才能显示视频内容。游戏可能会改为选择尝试以显示刷新率运行，而不是保持其首选帧速率。应用不应根据平台的操作更改传递给 setFrameRate() 的值。无论应用如何处理平台未根据应用请求进行调整的情况，该值都应保持设为应用的首选帧速率。这样一来，如果设备条件发生变化，允许使用其他显示刷新率，平台就会拥有正确的信息来切换到应用的首选帧速率。

如果应用不会或无法以显示刷新率运行，则应使用平台用于设置呈现时间戳的某种机制，为每个帧指定呈现时间戳：

• ASurfaceTransaction_setDesiredPresentTime()
• EGL_ANDROID_presentation_time
• VK_GOOGLE_display_timing

使用这些时间戳可防止平台过早呈现应用帧，从而导致不必要的卡顿。正确使用帧呈现时间戳有点棘手。对于游戏，请参阅我们的帧同步指南，详细了解如何避免画面卡顿，并考虑使用 Android Frame Pacing 库。

在某些情况下，平台可能会切换到应用在 setFrameRate() 中指定的帧速率的倍数。例如，应用可能会以 60Hz 调用 setFrameRate()，而设备可能会将显示屏切换到 120Hz。导致这种情况的一个原因是，其他应用的 Surface 帧速率设置为 24Hz。在这种情况下，以 120Hz 运行显示屏将允许 60Hz 界面和 24Hz 界面同时运行，而无需拉下。

当显示屏以应用帧速率的倍数运行时，应用应为每个帧指定呈现时间戳，以避免不必要的抖动。对于游戏，Android Frame Pacing 库有助于正确设置帧呈现时间戳。

setFrameRate() 与 preferredDisplayModeId

WindowManager.LayoutParams.preferredDisplayModeId 是应用向平台指明其帧速率的另一种方式。有些应用只想更改显示刷新率，而不是更改其他显示模式设置（例如显示分辨率）。一般而言，请使用 setFrameRate()，而不要使用 preferredDisplayModeId。setFrameRate() 函数更易于使用，因为应用无需搜索显示模式列表即可找到具有特定帧速率的模式。

在多个 Surface 以不同帧速率运行的情况下，setFrameRate() 可让平台有更多机会选择兼容的帧速率。例如，假设有两个应用在 Pixel 4 上以分屏模式运行，其中一个应用正在播放 24Hz 视频，另一个应用则向用户显示可滚动列表。Pixel 4 支持两种显示刷新率：60Hz 和 90Hz。使用 preferredDisplayModeId API 时，视频 Surface 会被强制选择 60Hz 或 90Hz。通过以 24Hz 调用 setFrameRate()，视频 Surface 会向平台提供有关源视频帧速率的更多信息，使平台能够为显示屏刷新率选择 90Hz，这在这种情况下优于 60Hz。

不过，在某些情况下，应使用 preferredDisplayModeId 而非 setFrameRate()，例如：

• 如果应用想要更改分辨率或其他显示模式设置，请使用 preferredDisplayModeId。
• 只有在模式切换轻量且用户不太可能注意到的情况下，平台才会响应对 setFrameRate() 的调用来切换显示模式。如果应用更倾向于切换显示刷新率，即使需要重模式切换（例如在 Android TV 设备上），也应使用 preferredDisplayModeId。
• 如果应用无法处理以应用帧速率的倍数运行的显示屏（这需要在每个帧上设置呈现时间戳），则应使用 preferredDisplayModeId。

setFrameRate() 与 preferredRefreshRate

WindowManager.LayoutParams#preferredRefreshRate 会在应用窗口上设置首选帧速率，该速率适用于窗口内的所有 Surface。与 setFrameRate() 类似，应用应指定其首选帧速率，无论设备支持的刷新率如何，以便更好地向调度程序提示应用的预期帧速率。

对于使用 setFrameRate() 的 Surface，系统会忽略 preferredRefreshRate。一般来说，请尽可能使用 setFrameRate()。

preferredRefreshRate 与 preferredDisplayModeId

如果应用只想更改首选刷新率，最好使用 preferredRefreshRate，而不是 preferredDisplayModeId。

避免过于频繁地调用 setFrameRate()

虽然 setFrameRate() 调用在性能方面成本不高，但应用应避免在每个帧或每秒多次调用 setFrameRate()。对 setFrameRate() 的调用可能会导致显示刷新率发生变化，这可能会导致转换期间出现帧丢失。您应提前确定正确的帧速率，并调用 setFrameRate() 一次。

游戏或其他非视频应用的使用情况

虽然视频是 setFrameRate() API 的主要用例，但它也可以用于其他应用。例如，如果游戏打算不高于 60Hz 的刷新率运行（以减少功耗并延长游戏时长），则可以调用 Surface.setFrameRate(60, Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_DEFAULT)。这样一来，默认以 90Hz 运行的设备在游戏处于活动状态时将改为以 60Hz 运行，从而避免了在游戏以 60Hz 运行而显示屏以 90Hz 运行时出现的画面卡顿。

FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE 的使用

FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE 仅适用于视频应用。对于非视频用途，请使用 FRAME_RATE_COMPATIBILITY_DEFAULT。

选择更改帧速率的策略

• 我们强烈建议应用在显示长视频（例如电影）时调用 setFrameRate(fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE, CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS)，其中 fps 是视频的帧速率。
• 如果您预计视频播放时长不超过几分钟，强烈建议应用不要使用 CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS 调用 setFrameRate()。

视频播放应用集成示例

我们建议您按照以下步骤在视频播放应用中集成刷新率开关：

1. 确定 changeFrameRateStrategy：
   1. 如果播放的是时长较长的视频（例如电影），请使用 MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS
   2. 如果播放的是短视频（例如电影预告片），请使用 CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS
2. 如果 changeFrameRateStrategy 为 CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS，请转到第 4 步。
3. 通过检查以下两个事实是否均为 true，检测是否即将发生非流畅刷新率切换：
   1. 无法从当前刷新率（假设为 C）无缝切换到视频的帧速率（假设为 V）。如果 C 和 V 不同，并且 Display.getMode().getAlternativeRefreshRates 不包含 V 的倍数，就会出现这种情况。
   2. 用户已选择非流畅刷新率更改。您可以通过检查 DisplayManager.getMatchContentFrameRateUserPreference 是否返回 MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS 来检测这一点
4. 如果要实现流畅切换，请执行以下操作：
   1. 调用 setFrameRate 并向其传递 fps、FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE 和 changeFrameRateStrategy，其中 fps 是视频的帧速率。
   2. 开始播放视频
5. 如果即将发生非流畅模式更改，请执行以下操作：
   1. 显示用户体验来通知用户。请注意，我们建议您实现一种方法，让用户能够关闭此用户体验并跳过第 5.d 步中的额外延迟。这是因为，对于切换时间较短的显示屏，我们建议的延迟时间过长。
   2. 调用 setFrameRate 并向其传递 fps、FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE 和 CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS，其中 fps 是视频的帧速率。
   3. 等待 onDisplayChanged 回调。
   4. 等待 2 秒钟，让模式切换完成。
   5. 开始播放视频

仅支持流畅切换的伪代码如下所示：

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

如上所述，支持流畅和非流畅切换的伪代码如下所示：

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();
}