Kecepatan frame

API kecepatan frame memungkinkan aplikasi memberi tahu platform Android tentang kecepatan frame yang diinginkan dan tersedia di aplikasi yang menargetkan Android 11 (API level 30) atau yang lebih tinggi. Secara tradisional, sebagian besar perangkat hanya mendukung satu kecepatan refresh tampilan, biasanya 60 Hz, tetapi hal ini telah berubah. Kini banyak perangkat mendukung kecepatan refresh tambahan seperti 90 Hz atau 120 Hz. Beberapa perangkat mendukung tombol kecepatan refresh yang lancar, sementara perangkat lainnya menampilkan layar hitam secara singkat, biasanya berlangsung selama satu detik.

Tujuan utama dari API ini adalah agar aplikasi dapat memanfaatkan semua kecepatan refresh tampilan yang didukung dengan lebih baik. Misalnya, aplikasi yang memutar video 24 Hz yang memanggil setFrameRate() dapat menyebabkan perangkat mengubah kecepatan refresh layar dari 60 Hz menjadi 120 Hz. Kecepatan refresh baru ini memungkinkan pemutaran video 24 Hz yang lancar dan bebas guncangan, tanpa memerlukan pulldown 3:2 seperti yang diperlukan untuk memutar video yang sama pada layar 60 Hz. Ini menghasilkan pengalaman pengguna yang lebih baik.

Penggunaan dasar

Android mengekspos beberapa cara untuk mengakses dan mengontrol platform, sehingga ada beberapa versi setFrameRate() API. Setiap versi API menggunakan parameter yang sama dan berfungsi sama seperti versi lainnya:

Aplikasi tidak perlu mempertimbangkan kecepatan refresh tampilan sebenarnya yang didukung, yang dapat diperoleh dengan memanggil Display.getSupportedModes(), untuk memanggil setFrameRate() dengan aman. Misalnya, meskipun perangkat hanya mendukung 60 Hz, panggil setFrameRate() dengan kecepatan frame yang diinginkan aplikasi Anda. Perangkat yang tidak memiliki kecocokan yang lebih baik untuk kecepatan frame aplikasi akan tetap menggunakan kecepatan refresh tampilan saat ini.

Untuk melihat apakah panggilan ke setFrameRate() menyebabkan perubahan pada kecepatan refresh tampilan, daftar untuk menerima notifikasi perubahan tampilan dengan memanggil DisplayManager.registerDisplayListener() atau AChoreographer_registerRefreshRateCallback().

Saat memanggil setFrameRate(), sebaiknya teruskan kecepatan frame yang tepat, bukan membulatkan ke bilangan bulat. Misalnya, saat merender video yang direkam pada 29,97 Hz, teruskan 29,97, bukan pembulatan ke 30.

Untuk aplikasi video, parameter kompatibilitas yang diteruskan ke setFrameRate() harus ditetapkan ke Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE untuk memberikan petunjuk tambahan kepada platform Android bahwa aplikasi akan menggunakan pulldown untuk beradaptasi dengan kecepatan refresh tampilan yang tidak cocok (yang akan mengakibatkan judder).

Dalam beberapa skenario, platform video akan berhenti mengirimkan frame, tetapi akan tetap terlihat di layar selama beberapa waktu. Skenario umum mencakup saat pemutaran mencapai akhir video atau saat pengguna menjeda pemutaran. Dalam kasus ini, panggil setFrameRate() dengan parameter kecepatan frame yang ditetapkan ke 0 untuk menghapus setelan kecepatan frame platform kembali ke nilai default. Menghapus setelan kecepatan frame seperti ini tidak diperlukan saat menghancurkan permukaan, atau saat permukaan tersembunyi karena pengguna beralih ke aplikasi yang berbeda. Hapus setelan kecepatan frame hanya saat permukaan tetap terlihat tanpa digunakan.

Tombol kecepatan frame tidak lancar

Pada beberapa perangkat, pengalihan kecepatan refresh mungkin mengalami gangguan visual seperti layar hitam selama satu atau dua detik. Hal ini biasanya terjadi pada dekoder, panel TV, dan perangkat serupa. Secara default, framework Android tidak beralih mode saat Surface.setFrameRate() API dipanggil untuk menghindari gangguan visual tersebut.

Beberapa pengguna lebih memilih gangguan visual di awal dan akhir video yang lebih panjang. Hal ini memungkinkan kecepatan refresh tampilan agar sesuai dengan kecepatan frame video, dan menghindari artefak konversi kecepatan frame seperti goyangan pulldown 3:2 untuk pemutaran film.

Karena alasan ini, tombol kecepatan refresh yang tidak lancar dapat diaktifkan jika pengguna dan aplikasi memilih ikut serta:

Sebaiknya selalu gunakan CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS untuk video berdurasi panjang seperti film. Hal ini karena manfaat mencocokkan kecepatan frame video lebih besar daripada gangguan yang terjadi saat mengubah kecepatan refresh.

Rekomendasi tambahan

Ikuti rekomendasi ini untuk skenario umum.

Beberapa platform

Platform Android dirancang untuk menangani skenario dengan benar saat ada beberapa platform dengan setelan kecepatan frame yang berbeda. Jika aplikasi Anda memiliki beberapa platform dengan kecepatan frame yang berbeda, panggil setFrameRate() dengan kecepatan frame yang benar untuk setiap platform. Meskipun perangkat menjalankan beberapa aplikasi sekaligus, menggunakan mode layar terpisah atau picture-in-picture, setiap aplikasi dapat memanggil setFrameRate() dengan aman untuk platformnya sendiri.

Platform tidak berubah ke kecepatan frame aplikasi

Meskipun perangkat mendukung kecepatan frame yang ditentukan aplikasi dalam panggilan ke setFrameRate(), ada kasus saat perangkat tidak akan mengalihkan layar ke kecepatan refresh tersebut. Misalnya, platform dengan prioritas yang lebih tinggi mungkin memiliki setelan kecepatan frame yang berbeda, atau perangkat mungkin dalam mode penghemat baterai (menyetel batasan pada kecepatan refresh layar untuk menghemat baterai). Aplikasi harus tetap berfungsi dengan benar saat perangkat tidak mengalihkan kecepatan refresh tampilan ke setelan kecepatan frame aplikasi, meskipun perangkat beralih dalam keadaan normal.

Aplikasi dapat memutuskan cara merespons jika kecepatan refresh tampilan tidak cocok dengan kecepatan frame aplikasi. Untuk video, kecepatan frame akan ditetapkan ke kecepatan video sumber, dan pulldown akan diperlukan untuk menampilkan konten video. Sebuah game dapat memilih untuk mencoba berjalan pada kecepatan refresh tampilan, bukan tetap dengan kecepatan frame yang diinginkannya. Aplikasi tidak boleh mengubah nilai yang diteruskan ke setFrameRate() berdasarkan fungsi yang dilakukan platform. Frekuensi harus tetap ke kecepatan frame yang diinginkan aplikasi, terlepas dari cara aplikasi menangani kasus saat platform tidak menyesuaikan agar cocok dengan permintaan aplikasi. Dengan demikian, jika kondisi perangkat berubah untuk memungkinkan kecepatan refresh tampilan tambahan digunakan, platform akan memiliki informasi yang benar untuk beralih ke kecepatan frame yang diinginkan aplikasi.

Jika aplikasi tidak dapat atau tidak dapat berjalan pada kecepatan refresh tampilan, aplikasi harus menentukan stempel waktu presentasi untuk setiap frame, dengan menggunakan salah satu mekanisme platform untuk menyetel stempel waktu presentasi:

Menggunakan stempel waktu ini akan menghentikan platform menampilkan frame aplikasi terlalu awal, yang akan mengakibatkan getaran yang tidak perlu. Penggunaan stempel waktu presentasi {i> frame<i} yang benar agak rumit. Untuk game, lihat panduan kecepatan frame kami untuk mengetahui informasi selengkapnya tentang cara menghindari getaran, dan pertimbangkan untuk menggunakan library Android Frame Pacing.

Pada beberapa kasus, platform dapat beralih ke beberapa kecepatan frame yang ditentukan aplikasi di setFrameRate(). Misalnya, aplikasi dapat memanggil setFrameRate() dengan 60 Hz dan perangkat dapat mengalihkan tampilan ke 120 Hz. Salah satu alasan hal ini mungkin terjadi adalah jika aplikasi lain memiliki platform dengan setelan kecepatan frame 24 Hz. Dalam hal ini, menjalankan layar pada 120 Hz akan memungkinkan permukaan 60 Hz dan permukaan 24 Hz berjalan tanpa perlu pulldown.

Saat layar berjalan pada beberapa kecepatan frame aplikasi, aplikasi harus menentukan stempel waktu presentasi untuk setiap frame guna menghindari getaran yang tidak perlu. Untuk game, library Android Frame Pacing berguna untuk menyetel stempel waktu presentasi frame dengan benar.

setFrameRate() vs preferredDisplayModeId

WindowManager.LayoutParams.preferredDisplayModeId adalah cara lain yang dapat digunakan aplikasi untuk menunjukkan kecepatan frame ke platform. Beberapa aplikasi hanya ingin mengubah kecepatan refresh tampilan, bukan mengubah setelan mode tampilan lainnya, seperti resolusi layar. Secara umum, gunakan setFrameRate(), bukan preferredDisplayModeId. Fungsi setFrameRate() lebih mudah digunakan karena aplikasi tidak perlu menelusuri daftar mode tampilan untuk menemukan mode dengan kecepatan frame tertentu.

setFrameRate() memberi platform lebih banyak peluang untuk memilih kecepatan frame yang kompatibel dalam skenario ketika ada beberapa platform yang berjalan pada kecepatan frame yang berbeda. Misalnya, pertimbangkan skenario saat dua aplikasi berjalan dalam mode layar terpisah di Pixel 4, saat satu aplikasi memutar video 24 Hz dan aplikasi lainnya menampilkan daftar yang dapat di-scroll kepada pengguna. Pixel 4 mendukung dua kecepatan refresh tampilan: 60 Hz dan 90 Hz. Dengan menggunakan preferredDisplayModeId API, platform video dipaksa untuk memilih 60 Hz atau 90 Hz. Dengan memanggil setFrameRate() dengan 24 Hz, platform video memberi platform informasi selengkapnya tentang kecepatan frame video sumber, sehingga platform dapat memilih 90 Hz untuk kecepatan refresh tampilan, yang lebih baik dari 60 Hz dalam skenario ini.

Namun, ada skenario saat preferredDisplayModeId harus digunakan, bukan setFrameRate(), seperti berikut:

  • Jika aplikasi ingin mengubah resolusi atau setelan mode tampilan lainnya, gunakan preferredDisplayModeId.
  • Platform hanya akan beralih mode tampilan sebagai respons terhadap panggilan ke setFrameRate() jika tombol mode ringan dan tidak mungkin terlihat oleh pengguna. Jika aplikasi lebih memilih untuk mengubah kecepatan refresh layar meskipun memerlukan tombol mode berat (misalnya, di perangkat Android TV), gunakan preferredDisplayModeId.
  • Aplikasi yang tidak dapat menangani tampilan yang berjalan pada beberapa kecepatan frame aplikasi, yang memerlukan penetapan stempel waktu presentasi pada setiap frame, harus menggunakan preferredDisplayModeId.

setFrameRate() vs PreferredRefreshRate

WindowManager.LayoutParams#preferredRefreshRate menetapkan kecepatan frame yang diinginkan di jendela aplikasi, dan kecepatan tersebut berlaku untuk semua platform dalam jendela. Aplikasi harus menentukan kecepatan frame yang diinginkannya, terlepas dari kecepatan refresh yang didukung perangkat, seperti setFrameRate(), untuk memberikan petunjuk yang lebih baik kepada penjadwal tentang kecepatan frame yang diinginkan aplikasi.

preferredRefreshRate diabaikan untuk Platform yang menggunakan setFrameRate(). Secara umum, gunakan setFrameRate() jika memungkinkan.

PreferredRefreshRate vs selectedDisplayModeId

Jika aplikasi hanya ingin mengubah kecepatan refresh yang diinginkan, sebaiknya gunakan preferredRefreshRate, bukan preferredDisplayModeId.

Menghindari memanggil setFrameRate() terlalu sering

Meskipun panggilan setFrameRate() tidak terlalu mahal dalam hal performa, aplikasi harus menghindari memanggil setFrameRate() setiap frame atau beberapa kali per detik. Panggilan ke setFrameRate() kemungkinan akan mengakibatkan perubahan pada kecepatan refresh layar, yang dapat mengakibatkan penurunan frame selama transisi. Anda harus mengetahui kecepatan frame yang benar sebelumnya dan memanggil setFrameRate() sekali.

Penggunaan untuk game atau aplikasi non-video lainnya

Meskipun video adalah kasus penggunaan utama untuk setFrameRate() API, video dapat digunakan untuk aplikasi lain. Misalnya, game yang bermaksud untuk tidak berjalan di atas 60 Hz (untuk mengurangi penggunaan daya dan mencapai sesi bermain yang lebih lama) dapat memanggil Surface.setFrameRate(60, Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_DEFAULT). Dengan cara ini, perangkat yang berjalan pada 90 Hz secara default akan berjalan pada 60 Hz saat game aktif, yang akan menghindari guncangan yang akan terjadi jika game berjalan pada 60 Hz saat layar berjalan pada 90 Hz.

Penggunaan FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE

FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE hanya ditujukan untuk aplikasi video. Untuk penggunaan non-video, gunakan FRAME_RATE_COMPATIBILITY_DEFAULT.

Memilih strategi untuk mengubah kecepatan frame

  • Sebaiknya aplikasi, saat menampilkan video berdurasi panjang seperti film, memanggil setFrameRate(fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE, CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS) dengan fps adalah kecepatan frame video.
  • Sebaiknya jangan aplikasi yang memanggil setFrameRate() dengan CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS jika Anda memperkirakan pemutaran video akan berlangsung selama beberapa menit atau kurang.

Contoh integrasi untuk aplikasi pemutaran video

Sebaiknya langkah-langkah berikut untuk mengintegrasikan tombol kecepatan refresh di aplikasi pemutaran video:

  1. Tentukan changeFrameRateStrategy:
    1. Jika memutar video berdurasi panjang seperti film, gunakan MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS
    2. Jika memutar video singkat seperti cuplikan gerakan, gunakan CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS
  2. Jika changeFrameRateStrategy adalah CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS, lanjutkan ke langkah 4.
  3. Deteksi apakah tombol kecepatan refresh yang tidak lancar akan terjadi dengan memeriksa bahwa kedua fakta ini benar:
    1. Beralih mode tanpa hambatan tidak dimungkinkan dari kecepatan refresh saat ini (sebut saja C) ke kecepatan frame video (sebut saja V). Hal ini akan terjadi jika C dan V berbeda dan Display.getMode().getAlternativeRefreshRates tidak berisi kelipatan V.
    2. Pengguna telah memilih untuk ikut serta dalam perubahan kecepatan refresh yang tidak lancar. Anda dapat mendeteksi hal ini dengan memeriksa apakah DisplayManager.getMatchContentFrameRateUserPreference menampilkan MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS
  4. Jika peralihan tersebut berjalan lancar, lakukan langkah berikut:
    1. Panggil setFrameRate dan teruskan fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE, dan changeFrameRateStrategy, dengan fps adalah kecepatan frame video.
    2. Mulai pemutaran video
  5. Jika akan terjadi perubahan mode yang tidak lancar, lakukan langkah berikut:
    1. Menampilkan UX untuk memberi tahu pengguna. Perhatikan bahwa sebaiknya terapkan cara bagi pengguna untuk menutup UX ini dan lewati penundaan tambahan pada langkah 5.d. Hal ini karena penundaan yang direkomendasikan lebih besar dari yang diperlukan pada layar yang menunjukkan waktu peralihan yang lebih cepat.
    2. Panggil setFrameRate dan teruskan fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE, dan CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS, dengan fps adalah kecepatan frame video.
    3. Tunggu callback onDisplayChanged.
    4. Tunggu 2 detik hingga peralihan mode selesai.
    5. Mulai pemutaran video

Kode pseudo untuk hanya mendukung peralihan yang lancar adalah sebagai berikut:

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

Kode semu untuk mendukung peralihan yang mulus dan tidak mulus sebagaimana dijelaskan di atas adalah sebagai berikut:

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();
}