游戏中的帧率控制

最新推荐文章于 2024-12-21 17:41:12 发布

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由于第一次做Android上的手机游戏，并且是第一次做手机游戏，甚至是第一次做游戏，没有什么相关经验，一切都是自己摸索出来的，肯定已经有成熟理论了。不过自己摸索出来的应该体会更深一些。

游戏的主要流程一般是定时，更新逻辑，渲染画面。定时一般不用系统的定时器，因为不同系统的实现不一样，你不知道定时器函数会被怎样调用，为了可移植性和做到尽量平台无关，游戏一般采用在自己的线程中控制游戏时钟。

public void run() { // 游戏主线程
    while (run) {
           Thread.sleep(10); // sleep 一段时间，防止线程太忙，用户输入不能响应
           if(System.Now-updatedTime < TICK_TIME) //TICK_TIME，一个游戏时钟周期对应的系统时间，如100ms
               continue;
           updatedTime = System.Now;
           Game.tick(); //更新游戏内部逻辑
           Game.draw(); //渲染当前状态
}

这是一个基本的游戏时钟控制逻辑，如果机器速度足够快，一切都很美好，游戏会按照我们设定的TICK_TIME时间间隔去更新，有一个稳定的速度。但是我们来看如果目标机器性能比较差，游戏的逻辑更新和渲染花费的时间大于TICK_TIME，甚至数倍于TICK_TIME，结果会怎样？很显然，游戏时钟已经不可能是TICK_TIME了，而是取决于机器的性能了，因为每次循环完毕去检查时间时，都会发现条件满足，紧接着进入下次更新，这样游戏会看起来很慢，因为游戏时间变慢了。理想的解决方案当然是优化程序逻辑和渲染过程，让游戏在性能差的机器上也能执行的很快，但是优化是有极限的，有时候你用尽了所有可能的优化手段，还是有机器不能在一个TICK_TIME里跑完一次更新，这时候就需要考虑帧率控制了。

如上图，游戏里的一些动作，比如坦克从右边方格移动到左边方格，不能直接一下就跳过去，中间是有一个动画的过程的。我们需要设定一下这个动画过程需要多少帧，即游戏更新多少次能移动完毕。例如，方格大小为48x48像素，坦克在每个游戏时钟周期移动4个像素，这样完成一次移动需要12帧，记为F。我们需要再设定总的移动过程要多少时间T，即坦克从右边方格移动到左边方格需要多长时间，帧率Fr就等于F/T，即每秒能更新多少帧，而每帧需要的系统时间Tf就是T/F。Fr不能太快也不能太慢。最高帧率应该根据高端机器的性能来定，保证高端机器能在Tf时间内能完成一次更新，这样高端机器能以最高帧率很流畅的运行游戏。而低端机器就需要跳过一些中间帧，牺牲一定的流畅度，来保证游戏速度。跳帧的实现可以通过加大移动步长来实现，比如坦克一次移动8个像素。也可以通过直接多次调用Game.tick()来简单地粗粒度地实现，如果瓶颈在于渲染而不是逻辑更新的话。

public void run() { // 游戏主线程
    while (run) {
           Thread.sleep(10); // sleep 一段时间，防止线程太忙，用户输入不能响应
           int curTime = System.Now;
           int ticks = udpatedTime==0 ? 1:(curTime-updatedTime)/TICK_TIME;计算从上次更新时间到现在时间经过几次TICK_TIME
           if(ticks < 1) //不够一次，说明机器比较快，游戏时钟周期还没到，等待
               continue;
           updatedTime += updateTime==0 ? curTime: TICK_TIME * ticks;
           Game.tick(ticks); //更新游戏内部逻辑，增加一个参数，通知Game这次更新应该跳几帧，1正常不用跳，2跳一帧…Game自己决定是通过加大移动步长还是直接多次调用内部更新逻辑。
           Game.draw(); //渲染当前状态
}