Kecepatan frame

API kecepatan frame memungkinkan aplikasi memberi tahu platform Android tentang kecepatan frame yang diinginkan dan tersedia di aplikasi yang menargetkan Android 11 (level API 30) atau yang lebih tinggi. Biasanya, sebagian besar perangkat hanya mendukung satu kecepatan refresh tampilan, umumnya 60 Hz, tetapi hal ini telah berubah. Banyak perangkat kini mendukung kecepatan refresh tambahan seperti 90 Hz atau 120 Hz. Beberapa perangkat mendukung peralihan kecepatan refresh yang lancar, sementara perangkat lain menampilkan layar hitam sebentar, biasanya berlangsung selama satu detik.

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

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

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

Untuk aplikasi video, parameter kompatibilitas yang diteruskan ke setFrameRate() harus ditetapkan ke Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE untuk memberikan petunjuk tambahan ke platform Android bahwa aplikasi akan menggunakan pulldown untuk beradaptasi dengan kecepatan refresh layar yang tidak cocok (yang akan menyebabkan 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 platform, atau saat platform disembunyikan karena pengguna beralih ke aplikasi lain. Hapus setelan kecepatan frame hanya jika platform tetap terlihat tanpa digunakan.

Peralihan kecepatan frame yang tidak lancar

Di beberapa perangkat, peralihan 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 API Surface.setFrameRate() dipanggil, untuk menghindari gangguan visual tersebut.

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

Oleh karena itu, peralihan kecepatan refresh yang tidak lancar dapat diaktifkan jika pengguna dan aplikasi memilih untuk mengaktifkannya:

Sebaiknya Anda selalu menggunakan CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS untuk video yang berjalan lama seperti film. Hal ini karena manfaat pencocokan kecepatan frame video lebih besar daripada gangguan yang terjadi saat mengubah kecepatan refresh.

Rekomendasi tambahan

Ikuti rekomendasi berikut untuk skenario umum.

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

Aplikasi dapat memutuskan cara merespons saat kecepatan refresh layar tidak cocok dengan kecepatan frame aplikasi. Untuk video, kecepatan frame ditetapkan ke kecepatan frame video sumber, dan pulldown akan diperlukan untuk menampilkan konten video. Game dapat memilih untuk mencoba berjalan pada kecepatan refresh layar, bukan tetap menggunakan kecepatan frame yang diinginkan. Aplikasi tidak boleh mengubah nilai yang diteruskan ke setFrameRate() berdasarkan tindakan platform. Kecepatan frame harus tetap ditetapkan ke kecepatan frame pilihan aplikasi, terlepas dari cara aplikasi menangani kasus saat platform tidak menyesuaikan dengan permintaan aplikasi. Dengan begitu, jika kondisi perangkat berubah sehingga memungkinkan penggunaan kecepatan refresh layar tambahan, platform akan memiliki informasi yang benar untuk beralih ke kecepatan frame yang diinginkan aplikasi.

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

Penggunaan stempel waktu ini mencegah platform menampilkan frame aplikasi terlalu awal, yang akan menyebabkan judder yang tidak perlu. Penggunaan stempel waktu presentasi frame yang benar agak rumit. Untuk game, lihat panduan frame pacing kami untuk mengetahui info selengkapnya tentang cara menghindari judder, dan pertimbangkan untuk menggunakan library Android Frame Pacing.

Dalam beberapa kasus, platform dapat beralih ke kelipatan 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 platform 60 Hz dan platform 24 Hz berjalan tanpa memerlukan pulldown.

Saat layar berjalan pada kelipatan kecepatan frame aplikasi, aplikasi harus menentukan stempel waktu presentasi untuk setiap frame guna menghindari judder 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 framenya ke platform. Beberapa aplikasi hanya ingin mengubah kecepatan refresh layar, 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 saat ada beberapa platform yang berjalan pada kecepatan frame yang berbeda. Misalnya, pertimbangkan skenario saat dua aplikasi berjalan dalam mode layar terpisah di Pixel 4, dengan satu aplikasi memutar video 24 Hz dan aplikasi lainnya menampilkan daftar yang dapat di-scroll kepada pengguna. Pixel 4 mendukung dua kecepatan refresh layar: 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 memberikan lebih banyak informasi kepada platform tentang kecepatan frame video sumber, sehingga platform dapat memilih 90 Hz untuk kecepatan refresh layar, yang lebih baik daripada 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 pengalihan mode bersifat ringan dan kemungkinan tidak akan terlihat oleh pengguna. Jika aplikasi lebih memilih untuk beralih kecepatan refresh tampilan meskipun memerlukan pengalihan mode yang berat (misalnya, di perangkat Android TV), gunakan preferredDisplayModeId.
  • Aplikasi yang tidak dapat menangani tampilan yang berjalan pada kelipatan kecepatan frame aplikasi, yang memerlukan setelan 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 diinginkan, terlepas dari kecepatan refresh yang didukung perangkat, mirip dengan setFrameRate(), untuk memberikan petunjuk yang lebih baik kepada penjadwal tentang kecepatan frame yang diinginkan aplikasi.

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

preferredRefreshRate vs preferredDisplayModeId

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

Menghindari pemanggilan setFrameRate() terlalu sering

Meskipun panggilan setFrameRate() tidak terlalu mahal dalam hal performa, aplikasi harus menghindari panggilan 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 menentukan kecepatan frame yang benar terlebih dahulu 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 tidak ingin berjalan lebih tinggi dari 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 judder 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 yang berjalan lama seperti film, memanggil setFrameRate(fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE, CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS) dengan fps adalah kecepatan frame video.
  • Sebaiknya aplikasi tidak 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 lakukan langkah-langkah berikut untuk mengintegrasikan pengalihan 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 pendek seperti cuplikan film, gunakan CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS
  2. Jika changeFrameRateStrategy adalah CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS , lanjutkan ke langkah 4.
  3. Deteksi apakah peralihan kecepatan refresh yang tidak lancar akan terjadi dengan memeriksa bahwa kedua fakta ini benar:
    1. Peralihan mode yang lancar tidak dapat dilakukan 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 ikut serta dalam perubahan kecepatan refresh yang tidak lancar. Anda dapat mendeteksinya dengan memeriksa apakah DisplayManager.getMatchContentFrameRateUserPreference menampilkan MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS
  4. Jika peralihan akan dilakukan dengan lancar, lakukan hal 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 perubahan mode yang tidak lancar akan terjadi, lakukan hal berikut:
    1. Tampilkan UX untuk memberi tahu pengguna. Perhatikan bahwa sebaiknya Anda menerapkan cara bagi pengguna untuk menutup UX ini dan melewati penundaan tambahan di langkah 5.d. Hal ini karena penundaan yang kami rekomendasikan lebih besar daripada 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 semu untuk hanya mendukung pengalihan otomatis 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 lancar dan tidak lancar seperti yang 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();
}