性能测试:游戏Jank卡顿及卡顿率
文章目录
一、FrameTime
1 FrameTime 的定义
两帧画面间隔耗时(也可简单认为单帧渲染耗时)。
2 FrameTime和卡顿的关联
对于FrameTime和卡顿是否有关联?请看下图的案例图示:
从图中可看出画面中B帧在GPU
渲染耗时(帧生成时间)大于显示器刷新间隔,占用两次显示器刷新耗时。也就是说有一次画面没刷新。当出现多次没有画面刷新(也就是说画面没变化),则可能是一次卡顿。
从这里就得出结论:玩家用户真正看到的是屏幕新画面刷新间隔时间,而不是eglSwapbuffers-GPU
渲染完成(并未有提交屏幕显示)间隔时间。所以后面所提到Frametime
统统指的是屏幕Display-Frametime
。
PerfDog工具优点: PerfDog
统计的FPS
和Frametime
都是用户看到的屏幕Display新画面真实刷新FPS
和帧耗时。所以大家可以直接通过Frametime
来判断测试过程中是否出现卡顿。
二、FPS
1 FPS的定义
FPS: 帧率(1秒内平均画面刷新次数)。
平均帧率: 传统常说的FPS
,1秒内平均画面刷新次数。
瞬时帧率: 单帧耗时FrameTime
算出来实时FPS,每一帧画面刷新耗时换算出的实时帧率。
画面渲染流程图如下,每一帧FrameTime
。PerfDog
统计帧率及FrameTime
如下图:
2 FPS帧率与卡顿的关系
FPS帧率与卡顿是否有关系?我们分为 Andriod
和 iOS
两个场景去进一步了解:
2.1 iOS端
苹果WDDC
18年开发者大会
① FramePacing
比如下面两个游戏画面,左边的试图以60帧运行,但实际只能达到40帧;右边的则持续稳定在30帧运行:
上图左边帧率高,反而看起来有一卡一顿的现象,这就是Micro Stuttering
(微型口吃)导致的,左边FrameTime
如下图:
通过FrameTime可以看出,左边高帧率FPS=40帧率中出现一次FrameTim>=117ms
,理论平均FrameTime=25ms
。所以非均匀渲染,虽然帧率高达40,但依然觉得非常卡。
右边低帧率30帧运行FrameTime
如下图:
从上面FrameTime
可以看出,帧率FPS=30
,FrameTime
均匀为33ms
,画面会非常平滑。
总结:帧率高,未必流畅。
2.2 Android端
测试系统版本:Android4.4
① 流畅度机制-黄油计划(Jank)
Google Jank 计算思路:考虑视觉惯性,以硬件vsync时间间隔,连续1次vsync没有新画面刷新,则认为是一次卡顿,也就是说下一次vsync时间点没有新画面刷新,则认为是一次Jank。
三、流畅度
流畅度与卡顿的关联可以用以下的流程图来大致展示:
流畅度影响卡顿。这个可以简单的理解为视觉惯性和电影帧这两个方面:
1、视觉惯性
视觉预期帧率,用户潜意识里认为下帧也应该是当前帧率刷新比如一直60帧,用户潜意识里认为下帧也应该是60帧率。刷新一直是25帧,用户潜意识里认为下帧也应该是25帧率。但是刷新如果是60帧一下跳变为25帧,扰乱用户视觉惯性。这个时候就会出现用户体验的卡顿感。
2、电影帧
电影帧率(18-24
),一般是24帧。电影帧单帧耗时:1000ms/24≈41.67ms
。
电影帧率是一个临界点。低于这个帧率,人眼基本能感觉画面不连续性,也就是感觉到了卡顿。
四、PerfDog-Jank
1 PerfDog Jank 计算思路
考虑视觉惯性,假设以前三帧的平均帧耗时为参考,作为vsync
时间间隔,连续两次vsync
没有新渲染画面刷新,则认为是一次潜在卡顿,也就是说下一帧耗时大于前三帧平均帧耗时2倍,则认为一次潜在卡顿。同时单帧耗时满足大于两倍电影帧耗时1000ms/24*2
(由于人眼低于24帧才能辨别画面不连续性),则认为是一次真正卡顿。同时若单帧耗时大于3倍电影帧耗时,则认为是一次严重卡顿。
注解
为什么是两次vsync
?GPU
一般是3重缓冲buffer
,当前帧已占用一个buffer
,即剩余2缓冲buffer
,人眼一般可容忍2帧延迟。
为什么是两帧电影帧耗时?低于24帧画面,人眼就能感知到画面不连续性,电影一般都是24帧。即电影帧耗时1000ms/24≈41.67ms
,两帧电影帧耗时也就是41.67ms*2
,三帧电影帧耗时是41.67ms*3
。
2 PerfDog Jank计算方法
同时满足两条件,则认为是一次卡顿Jank
①Display FrameTime
>前三帧平均耗时2倍
。
②Display FrameTime
>两帧电影帧耗时 (1000ms/24*2≈83.33ms
)。
同时满足两条件,则认为是一次严重卡顿BigJank
①Display FrameTime
>前三帧平均耗时2倍
。
②Display FrameTim
e >三帧电影帧耗时(1000ms/24*3=125ms
)。
Google-Jank如图:
PerfDog-Jank如图:
真实测试FrameTime计算Jank,如下图:
PerfDog-Jank如图:
备注:帧率低,并不是顿卡,如帧率都是只有几帧了,还有什么顿卡而言?
目前主流游戏对比Jank如下:
五、PerfDog-Stutter(卡顿率)
1 PerfDog Stutter 定义
测试过程中,卡顿时长的占比。即Stutter(卡顿率)=卡顿时长/总时长
2 PerfDog Stutter计算思路:
基于PerfDog Jank
的基础上,一次Jank
卡顿,会有一次卡顿时间Jank time
。测试过程中可能有多次Jank
卡顿,即有多次卡顿时间Jank time
。测试总时长为Time
。Stutter(卡顿率) = ∑Jank time / Time
说明: Jank
为卡顿次数,Stutter
为卡顿率,Jank
和Stutter
趋势有一致性,但并非完全线性,因为每次Jank
卡顿严重性是不一样的。同时也说明了,没有Jank
卡顿出现,自然也就卡顿率是0
了
3 APP和游戏到底需不需要关注Jank卡顿及卡顿率
目前主流游戏对比如下:
从前面的知识了解到FrameTime
、FPS
、流畅度、Jank
和卡顿率之间的紧密联系后,就可以顺其自然得出我们的结论:APP
和游戏到底需需要关注Jank
卡顿及卡顿率! 理由如下:
3.1 游戏方面
游戏流畅度是最影响用户体验的,所以需要重点关注FPS
、Jank
及卡顿率。
备注: 比如游戏中已预知的卡顿,如新UI
弹出等造成卡顿,可认为是干扰,需要剔除,不应算在Jank
,可通过web云上,框选右键删除干扰数据。
3.2 APP方面APP
也需要关注FPS
、Jank
及卡顿率。只是需要区分使用场景,如:
1 静态页面窗口
只需关注FPS
,理论FPS
应该为0
,否则,说明有冗余刷新,容易引起手机发热及耗电。
2 有滚动动画页面窗口
只需关注FPS
,FPS
处于合适值即可,无需高频刷新。
3 快速滑动页面窗口。
需要关注FPS
、Jank
及卡顿率。手机交互灵敏度就是来源于此,Android
系统才出黄油计划Jank
。一般滑动状态下,帧率越高越好,Jank
越小越好。
4 播放视频页面窗口。
需要关注FPS
、Jank
及卡顿率,视频卡顿直接影响用户。视频一般帧率18-24帧
,Jank=0
。比如微信播放视频、视频播放器等。