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 các ứng dụng nhắm đến Android 11 (cấp độ API 30) trở lên. Thông thường, hầu hết các thiết bị chỉ hỗ trợ một tốc độ làm mới màn hình, thường là 60Hz, nhưng điều này đang thay đổi. Nhiều thiết bị hiện hỗ trợ thêm các tốc độ làm mới như 90Hz hoặc 120Hz. Một số thiết bị hỗ trợ chuyển đổi tốc độ làm mới liền mạch, trong khi một số thiết bị khác hiển thị màn hình đen trong thời gian ngắn, thường kéo dài một giây.

Mục đích chính của API này là giúp các ứng dụng tận dụng tốt 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 khiến thiết bị thay đổi tốc độ làm mới màn hình từ 60 Hz thành 120 Hz. Tốc độ làm mới mới này cho phép phát video 24 Hz mượt mà, không bị giật, không cần kéo xuống 3:2 như khi phát cùng một video trên màn hình 60 Hz. Nhờ vậy, người dùng có trải nghiệm tốt hơn.

Cách sử dụng cơ bản

Android cung cấp một số cách để truy cập và kiểm soát các nền tảng, vì vậy, có một số phiên bản của API setFrameRate(). Mỗi phiên bản API đều lấy các tham số giống nhau 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. Những thiết bị không có tốc độ làm mới phù hợp hơn với tốc độ khung hình của ứng dụng sẽ giữ nguyên tốc độ làm mới màn hình hiện tại.

Để xem liệu lệnh gọi đến setFrameRate() có dẫn đến thay đổi về tốc độ làm mới màn hình hay không, hãy đăng ký nhận thông báo về thay đổi màn hình bằng cách gọi DisplayManager.registerDisplayListener() hoặc AChoreographer_registerRefreshRateCallback().

Khi gọi setFrameRate(), tốt nhất là bạn nên truyền vào tốc độ khung hình chính xác thay vì làm tròn thành số nguyên. Ví dụ: khi kết xuất video được quay ở tần số 29,97 Hz, hãy truyền vào 29,97 thay vì làm tròn thành 30.

Đối với ứng dụng video, bạn nên đặt tham số tương thích được truyền đến setFrameRate() thành Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE để cung cấp thêm gợi ý cho nền tảng Android rằng ứng dụng sẽ sử dụng tính năng kéo xuống để thích ứng với tốc độ làm mới màn hình không khớp (điều này sẽ dẫn đến hiện tượng giật hình).

Trong một số trường hợp, nền tảng 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 phải xoá chế độ cài đặt tốc độ khung hình như thế này khi huỷ bỏ nền tảng hoặc khi nền tảng bị ẩn do người dùng chuyển sang một ứng dụng khác. Chỉ xoá chế độ cài đặt tốc độ khung hình khi nền tảng vẫn hiển thị mà không được sử dụng.

Chuyển đổi tốc độ khung hình không liền mạch

Trên một số thiết bị, việc chuyển đổi tốc độ làm mới có thể gây ra hiện tượng gián đoạn hình ảnh, chẳng hạn 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 không chuyển đổi chế độ khi API Surface.setFrameRate() được gọi để tránh tình trạng gián đoạn hình ảnh như vậy.

Một số người dùng thích có sự gián đoạn về hình ảnh ở đầu và cuối video dài. Điều này cho phép 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 hiện tượng giật hình khi kéo xuống 3:2 để phát phim.

Vì lý do này, bạn có thể bật chế độ chuyển đổi 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 như phim. Điều này là do lợi ích của việc 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 đây cho các trường hợp phổ biến.

Nhiều nền tảng

Nền tảng Android được thiết kế để xử lý chính xác các trường hợp 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 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, sử dụng chế độ chia đôi màn hình hoặc hình trong hình, mỗi ứng dụng đều có thể gọi setFrameRate() một cách an toàn cho các nền tảng riêng.

Nền tảng không thay đổi theo 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(), thì vẫn có trường hợp thiết bị không chuyển màn hình sang tốc độ làm mới đó. Ví dụ: một nền tảng 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 giới hạn 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 điều kiện bình thường.

Ứng dụng có thể 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 khung hình của video nguồn và cần 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 mà ứng dụng truyền đến setFrameRate() dựa trên những gì nền tảng thực hiện. Tốc độ này phải được đặt thành tốc độ khung hình ưu tiên của ứng dụng, bất kể cách ứng dụng xử lý các trường hợp mà nền tảng không điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. Bằng cách 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 mà ứng dụng ưu tiên.

Trong trường hợp ứng dụng không thể hoặc không chạy ở tốc độ làm mới màn hình, ứng dụng phải chỉ định dấu thời gian trình bày cho mỗi khung hình, bằng cách 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 giúp nền tảng không hiển thị khung ứng dụng quá sớm, điều này sẽ dẫn đến hiện tượng giật hình không cần thiết. Cách sử dụng đúng dấu thời gian trình bày khung hình có một chút phức tạp. Đối với trò chơi, hãy xem hướng dẫn về tốc độ khung hình để biết thêm thông tin về cách tránh hiện tượng giật hình và cân nhắc 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 chỉ định trong setFrameRate(). Ví dụ: một ứng dụng có thể gọi setFrameRate() với tần số 60 Hz và thiết bị có thể chuyển màn hình sang tần số 120 Hz. Một lý do có thể xảy ra là nếu một ứng dụng khác có nền tảng với chế độ cài đặt tốc độ khung hình là 24 Hz. Trong trường hợp đó, việc chạy màn hình ở tần số 120 Hz sẽ cho phép cả nền tảng 60 Hz và nền tảng 24 Hz chạy mà không cần kéo xuống.

Khi màn hình đang chạy ở tốc độ khung hình gấp nhiều lần tốc độ khung hình của ứng dụng, ứng dụng nên chỉ định dấu thời gian trình bày cho mỗi khung hình để tránh hiện tượng giật hình không cần thiết. Đối với trò chơi, thư viện Android Frame Pacing rất hữu ích trong việc đặt chính xác dấu thời gian trình bày khung hình.

setFrameRate() so với preferredDisplayModeId

WindowManager.LayoutParams.preferredDisplayModeId là một cách khác để ứng dụng có thể cho nền tảng biết tốc độ khung hình của ứng dụng. 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. Nhìn chung, hãy sử dụng setFrameRate() thay vì preferredDisplayModeId. Hàm setFrameRate() dễ sử dụng hơn vì ứng dụng không cần tìm kiếm trong danh sách chế độ hiển thị để tìm chế độ có tốc độ khung hình cụ thể.

setFrameRate() giúp nền tảng có thêm cơ hội chọn tốc độ khung hình tương thích trong trường hợp có nhiều nền tảng đang chạy ở các tốc độ khung hình khác nhau. Ví dụ: hãy xem xét trường hợp hai 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 đang hiển thị cho người dùng một danh sách có thể cuộn. Pixel 4 hỗ trợ hai tốc độ làm mới màn hình: 60 Hz và 90 Hz. Khi sử dụng API preferredDisplayModeId, bề mặt video buộc phải chọn 60Hz hoặc 90Hz. Bằng cách gọi setFrameRate() với 24Hz, nền tảng sẽ nhận được nhiều thông tin hơn về tốc độ khung hình của video nguồn, cho phép nền tảng chọn 90Hz cho tốc độ làm mới màn hình, tốt hơn 60Hz trong trường hợp này.

Tuy nhiên, có những trường hợp nên sử dụng preferredDisplayModeId thay vì setFrameRate(), chẳng hạn như:

  • Nếu ứng dụng muốn thay đổi độ phân giải hoặc các chế độ cài đặt khác của chế độ hiển thị, hãy sử dụng preferredDisplayModeId.
  • Nền tảng sẽ chỉ chuyển đổi chế độ hiển thị để phản hồi lệnh gọi đến setFrameRate() nếu việc chuyển đổi chế độ là nhẹ và người dùng không nhận thấy được. Nếu ứng dụng muốn chuyển đổi tốc độ làm mới màn hình ngay cả khi cần chuyển đổi chế độ nặng (ví dụ: trên thiết bị Android TV), hãy sử dụng preferredDisplayModeId.
  • Những ứng dụng không thể xử lý màn hình chạy ở tốc độ khung hình gấp nhiều lần tốc độ khung hình của ứng dụng (yêu cầu đặt dấu thời gian trình bày trên mỗi 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 áp dụng cho tất cả các nền tảng trong cửa sổ. Ứng dụng phải chỉ định tốc độ khung hình ưu tiên bất kể tốc độ làm mới mà thiết bị hỗ trợ, tương tự như setFrameRate(), để cung cấp cho trình lập lịch biểu gợi ý chính xác hơn về tốc độ khung hình dự kiến của ứng dụng.

preferredRefreshRate bị bỏ qua đối với những nền tảng sử dụng setFrameRate(). Nhìn 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 tốn nhiều hiệu suất, nhưng các ứng dụng nên tránh gọi setFrameRate() mỗi khung hình hoặc nhiều lần 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 rớt khung hình trong quá trình chuyển đổi. Bạn nên tìm ra tốc độ khung hình chính xác trước và gọi setFrameRate() một lần.

Mức sử dụng cho trò chơi hoặc các ứng dụng không phải video khác

Mặc dù video là trường hợp sử dụng chính cho API setFrameRate(), nhưng bạn có thể dùng API này cho các ứng dụng khác. Ví dụ: một trò chơi không muốn chạy cao hơn 60 Hz (để giảm mức sử dụng pin và đạt được thời gian chơi lâu hơn) có thể gọi Surface.setFrameRate(60, Surface.FRAME_RATE_COMPATIBILITY_DEFAULT). Theo cách này, thiết bị chạy ở tần số 90Hz theo mặc định sẽ chạy ở tần số 60Hz trong khi trò chơi đang hoạt động, nhờ đó tránh được hiện tượng giật hình có thể xảy ra nếu trò chơi chạy ở tần số 60Hz trong khi màn hình chạy ở tần số 90Hz.

Sử dụng FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE

FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE chỉ dành cho các ứng dụng video. Đối với trường hợp không sử dụng video, hãy dùng FRAME_RATE_COMPATIBILITY_DEFAULT.

Chọn chiến lược thay đổi tốc độ khung hình

  • Bạn nên gọi setFrameRate(fps, FRAME_RATE_COMPATIBILITY_FIXED_SOURCE, CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS) khi ứng dụng hiển thị video dài như phim, trong đó fps là tốc độ khung hình của video.
  • Bạn không nên gọi setFrameRate() bằng CHANGE_FRAME_RATE_ALWAYS khi dự kiến quá trình phát video sẽ kéo dài vài phút hoặc ít hơn.

Ví dụ về cách tích hợp cho ứng dụng phát video

Bạn nên thực hiện các bước sau để tích hợp nút chuyển đổi tốc độ làm mới trong ứng dụng phát video:

  1. Quyết định changeFrameRateStrategy:
    1. Nếu phát video dài như phim, hãy sử dụng MATCH_CONTENT_FRAMERATE_ALWAYS
    2. Nếu phát một video ngắn như đoạn giới thiệu phim, hãy sử dụng CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS
  2. Nếu changeFrameRateStrategy là CHANGE_FRAME_RATE_ONLY_IF_SEAMLESS, hãy chuyển sang bước 4.
  3. Phát hiện xem có sắp xảy ra quá trình chuyển đổi tốc độ làm mới không liền mạch hay không bằng cách kiểm tra xem cả hai điều kiện sau có đúng hay không:
    1. Không thể chuyển đổi chế độ liền mạch từ tốc độ làm mới hiện tại (gọi là C) sang tốc độ khung hình của video (gọi là V). Điều 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 tham gia 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 diễn ra liền mạch, hãy làm như sau:
    1. Gọi setFrameRate và truyền 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 sắp có thay đổi về chế độ không liền mạch, hãy làm như sau:
    1. 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 mà chúng tôi đề xuất lớn hơn mức cần thiết trên những màn hình có thời gian chuyển đổi nhanh hơn.
    2. Gọi setFrameRate rồi truyền 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 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 để 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();
}