帧速率

帧速率 API 可让应用告知 Android 平台其预期的帧速率，并且适用于以 Android 11（API 级别 30）或更高版本为目标平台的应用。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。这将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。该 API 的每个版本都采用相同的参数，并且工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，使用应用偏好的帧速率调用 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，传递给 setFrameRate() 的兼容性参数应设置为 Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE，以向 Android 平台提供额外的提示，即应用将使用下拉菜单来适应不匹配的屏幕刷新率（这会导致抖动）。

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。常见场景包括播放已到达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 保持可见但未使用时，才应清除帧速率设置。

非无缝帧速率切换

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。

有些用户更喜欢长视频开头和结尾的视觉中断元素。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。这是因为匹配视频帧速率的好处大于更改刷新频率时造成的中断。

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。

当显示刷新频率与应用帧速率不匹配时，应用将决定如何响应。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，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

使用这些时间戳会阻止平台过早呈现应用帧，从而导致不必要的抖动。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。发生这种情况的原因可能是另一个应用的 Surface 的帧速率设置为 24Hz。在这种情况下，以 120Hz 运行屏幕可让 60Hz Surface 和 24Hz Surface 都无需下拉即可运行。

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 以不同的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，设想一个场景：两个应用在 Pixel 4 上以分屏模式运行，其中一个应用在播放 24Hz 视频，另一个应用在向用户显示可滚动列表。Pixel 4 支持两种屏幕刷新率：60Hz 和 90Hz。使用 preferredDisplayModeId API 时，系统会强制视频 Surface 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。
• 仅当模式开关是轻量级且不太可能被用户注意到时，平台才会为了响应 setFrameRate() 调用而切换显示模式。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 用于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，我们强烈建议您不要使用 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. 如果要播放长时间运行的视频（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. 通过检查是否满足以下两个条件来检测是否即将发生非无缝刷新率切换：
   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超过了必要的延迟时间。
   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();

用于支持无缝切换和非无缝切换的伪代码（如上所述）如下：

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();
}