【鸿蒙实战开发】关于图像撕裂、掉帧等异常现象的原理以及优化方案

屏幕显示原理：

屏幕显示是通过类似逐行扫描而把图像显示到屏幕上，而其在底层则是通过一个帧缓存区映射到屏幕显示器上的。也就是通过CPU对图像的数据进行处理，交给显示处理器，显示处理器再处理成图像数据存储到帧缓冲区等待视频控制器的信号，将帧缓冲区的内容同步到显示器。

异常场景：

• 图像撕裂：

假设显示器的刷新率是60Hz，但是显卡每秒能够画120张图片。显卡每一秒往帧缓存器放120张图片，但是显示器每秒只能拿走60张，两者之间又没有沟通，显示器不知道显卡很强，显卡也不知道显示器速度太慢，一直往帧缓存器里写，等它写满了帧缓存器，就用新的图片从头覆盖，于是，显示器还没来得及拿走的图片，就被显卡重新覆盖掉了。结果就是，画面呈现到一半，下面的跟上面的画面完全对不上。

• 跳帧：

如果显卡速度更快那么下一帧的图像还没来得及显示，下下一帧的数据就覆盖上来了，中间这帧就跳过了。

• 图像缺失：

如果显卡帧率小于显示器刷新率，那每次在屏幕上看到的可能不是完整的图形，每次看到的图形比上次更完整一些。

• 掉帧：

当GPU渲染速度小于屏幕刷新速度时，则屏幕将会继续绘制上一帧画面，这样就会导致画面掉帧（也就是卡顿）的现象。

优化方案：

针对图像撕裂，跳帧问题HarmonyOS采用与业界对标的垂直同步信号（Vsync信号）解决，原理是让显卡适应显示器的刷新率，如果显示器刷新来不及，就让显卡等一等。

针对图像缺失，画面闪烁问题，又在Vsync信号的基础上，增加了双缓冲机制。 但是双缓冲机制会导致频繁掉帧，CPU资源浪费等问题。

针对频繁掉帧现象又引进了三缓冲机制，大大降低掉帧概率并提高CPU效率。

• Vsync****信号：

Vsync 信号一般是由硬件（屏幕）产生的，每个 Vsync 信号之间的时间，就是每一帧生产 / 消费的间隙。

为了把显示器的显示和系统视频控制器同步，显示器会用硬件时钟产生一系列定时信号。当扫描到换行时，显示器会发出一个水平同步信号HSync。当一帧画面绘制完成后，扫描回复到原位ÿ