利用自适应刷新率优化帧速率

在 Android 中启动动画时,显示屏通常会提升到最高刷新率以确保流畅体验。对于进度条和音频可视化工具等小型动画,如此高的刷新率是不必要的,并且会导致高功耗。

从 Android 15 开始,借助自适应刷新率 (ARR) 功能,支持该功能的设备可以在两个方面减少高刷新率的驻留时间:

  • 借助新的平台帧速率管理优化,应用默认可以在较低帧速率下渲染,仅在必要时才提升到较高帧速率。
  • 显示刷新率动态匹配内容渲染速率,无卡顿现象。

虽然大多数应用应该在不进行任何修改的情况下受益于 ARR,但您也可以根据需要覆盖默认帧速率行为。

本页介绍以下内容:

  • 每个 View 的帧速率如何确定。
  • ARR 如何确定帧速率设置的总体策略。
  • 如何手动覆盖默认帧速率行为。

View 投票机制

在 Android 的 View 系统中,UI 层级结构中的每个 View 都可以表达其偏好的帧速率。系统会收集并组合这些偏好设置,以确定每一帧的最终帧速率。这是通过一种投票机制实现的,其中每个 View 根据其帧速率属性(可以是类别或特定速率)进行投票。View 通常在绘制或更新时进行投票。这些投票会合并以确定最终帧速率,然后作为渲染提示发送到较低层。

目前,大多数 View 默认采用“普通”帧速率,通常设置为 60 Hz。对于更高的帧速率,您可以使用特定的 API 自定义偏好设置,系统通常会选择最高的帧速率。有关使用这些 API 的更多信息,请参阅设置帧速率或类别部分。关于帧速率的总体策略在通用 ARR 策略部分中描述。

帧速率类别

View 类中,有不同的帧速率类别可用于投票。每个类别的描述如下:

View 仅在需要重绘时投票。最终帧速率由最高的投票决定。例如,如果所有投票都是“普通”,则选择“普通”。如果同时出现“普通”和“高”投票,则选择“高”。

帧速率

除了帧速率类别外,View 还可以指定偏好的帧速率,例如 30、60 或 120 Hz。当有多个帧速率投票时,最终帧速率由以下规则确定:

  • 互为倍数:如果投票的帧速率互为倍数,则选择最高值。例如,如果有两个投票 - 30 Hz 和 90 Hz - 则 90 Hz 将被选为最终帧速率。
  • 不互为倍数:
    • 如果任何投票高于 60 Hz,则视为“高”投票。
    • 如果所有投票都是 60 Hz 或更低,则视为“普通”投票。

此外,如果同时存在帧速率值和帧速率类别,则通常由较高的值决定最终的渲染速率。例如,如果同时有 60 Hz 投票和“高”投票,或 120 Hz 投票和“普通”投票,则渲染速率通常会设置为 120 Hz。

除了应用中的投票之外,同一帧中来自不同组件的提示也可能发送到较低层。其中许多可能源自系统 UI 组件,例如通知栏、状态栏、导航栏等。最终帧速率值是根据多个组件的投票决定的。

设置帧速率或类别

在某些情况下,您可能对 View 有偏好的帧速率。例如,您可以将 View 的偏好帧速率设置为“高”,以在动画看起来不流畅时提高帧速率。此外,如果在视频(通常以 24 或 30 Hz 播放)上有慢速或静态动画,您可能希望动画以低于“普通”的速率运行,以降低电量消耗。

您可以使用 setRequestedFrameRate()getRequestedFrameRate() API 来指定给定 View 的偏好帧速率或类别。

Kotlin

// Set the preferred frame rate category to a View

// set the frame rate category to NORMAL
view.requestedFrameRate = View.REQUESTED_FRAME_RATE_CATEGORY_NORMAL
// set the frame rate category to HIGH
view.requestedFrameRate = View.REQUESTED_FRAME_RATE_CATEGORY_HIGH
// reset the frame rate category
view.requestedFrameRate = View.REQUESTED_FRAME_RATE_CATEGORY_DEFAULT

// Set the preferred frame rate to a View

// set the frame rate to 30
view.requestedFrameRate = 30f
// set the frame rate to 60
view.requestedFrameRate = 60f
// set the frame rate to 120
view.requestedFrameRate = 120f

Java

// Set the preferred frame rate category to a View

// set the frame rate category to NORMAL
view.setRequestedFrameRate(View.REQUESTED_FRAME_RATE_CATEGORY_NORMAL);
// set the frame rate category to HIGH
view.setRequestedFrameRate(View.REQUESTED_FRAME_RATE_CATEGORY_HIGH);
// reset the frame rate category
view.setRequestedFrameRate(View.REQUESTED_FRAME_RATE_CATEGORY_DEFAULT);

// Set the preferred frame rate to a View

// set the frame rate to 30
view.setRequestedFrameRate(30);
// set the frame rate to 60
view.setRequestedFrameRate(60);
// set the frame rate to 120
view.setRequestedFrameRate(120);

有关用法示例,请参阅 TextureView

通用 ARR 策略

在上一节中,我们讨论了大多数动画默认以 60 Hz 显示,因为每个 View 都将“普通”设置为偏好帧速率。但是,在某些情况下会例外,将帧速率提高到“高”,以确保更流畅的动画。

通用 ARR 策略如下:

  • 触控提升:检测到触控事件(MotionEvent.ACTION_DOWN)时,触控释放后的一段时间内,刷新率会提升到“高”,以保持响应速度。
  • 抛掷手势:抛掷手势的处理方式不同——刷新率会随着抛掷速度的减慢而逐渐降低。您可以在滚动改进部分找到有关此行为的详细信息。
  • 应用启动和窗口过渡:在应用启动、窗口初始化和窗口过渡期间,刷新率也会提升一段时间,以确保流畅的视觉体验。
  • 动画:涉及移动或尺寸变化的动画会自动获得更高的刷新率,以提高 View 位置或尺寸变化时的平滑度。
  • SurfaceViewTextureView帧速率TextureViewSurfaceView 明确设置的帧速率会得到遵守并相应应用。

启用和禁用触控提升

您可以在 Window 级别启用和/或禁用触控提升。默认情况下,当用户触摸屏幕并抬起手指时,渲染速率会增加一段时间。setFrameRateBoostOnTouchEnabled()getFrameRateBoostOnTouchEnabled() API 允许您在触摸特定 Window 时阻止渲染速率增加。

Kotlin

// disable touch boost on a Window
window.isFrameRateBoostOnTouchEnabled = false 
// enable touch boost on a Window
window.isFrameRateBoostOnTouchEnabled = true
// check if touch boost is enabled on a Window
val isTouchBoostEnabled = window.isFrameRateBoostOnTouchEnabled

Java

// disable touch boost on a Window
window.setFrameRateBoostOnTouchEnabled(false)
// enable touch boost on a Window
window.setFrameRateBoostOnTouchEnabled(true)
// check if touch boost is enabled on a Window
window.getFrameRateBoostOnTouchEnabled()

滚动改进

动态优化帧速率的一个关键用例是改进滚动(抛掷)体验。许多应用 heavily 依赖用户向上滑动以查看新内容。ARR 滚动增强功能会在抛掷手势减速时动态调整刷新率,逐步降低帧速率。这提供了更高效的渲染,同时保持了流畅的滚动。

此改进功能特别适用于可滚动的 UI 组件,包括 ScrollViewListViewGridView,并且可能不适用于所有自定义实现。

ARR 滚动功能适用于 RecyclerViewNestedScrollView。要在您的应用中启用此功能,请升级到最新版本的 AndroidX.recyclerviewAndroidX.core。有关详细信息,请参阅下表。

版本

AndroidX.recyclerview

1.4.0

AndroidX.core

1.15.0

设置速度信息

如果您有自定义的可滚动组件,并且希望利用滚动功能,请在平滑滚动或抛掷时在每一帧上调用 setFrameContentVelocity()。请参阅以下代码片段以获取示例:

Kotlin

// set the velocity to a View (1000 pixels/Second)
view.frameContentVelocity = 1000f
// get the velocity of a View
val velocity = view.frameContentVelocity

Java

// set the velocity to a View
view.setFrameContentVelocity(velocity);

// get the velocity of a View
final float velocity = view.getFrameContentVelocity()

有关更多示例,请参阅 RecyclerViewScrollView。要正确设置速度,如果无法从 ScrollerOverScroller 获取所需信息,请手动计算内容速度(像素/秒)。

请注意,如果在非可滚动组件的 View 上调用 setFrameContentVelocity()getFrameContentVelocity(),它们将不起作用,因为根据当前策略,移动会自动触发帧速率增加。

速度信息对于调整渲染速率至关重要。例如,考虑抛掷手势。开始时,抛掷速度可能很高,需要更高的渲染速率以确保平滑度。随着手势的进行,速度降低,允许降低渲染速率。

启用和禁用 ARR

ARR 默认启用以提高电源效率。虽然您可以禁用此功能,但不建议这样做,因为应用会消耗更多电量。仅在遇到严重影响用户体验的问题时才考虑禁用此功能。

要启用或禁用 ARR,请在 Window 上使用 setFrameRatePowerSavingsBalanced() API,或者通过 styles.xml 文件使用 isFrameRatePowerSavingsBalanced() API。

以下代码片段展示了如何在 Window 上启用或禁用 ARR:

Kotlin

// disable ARR on a Window
window.isFrameRatePowerSavingsBalanced = false 
// enable ARR on a Window
window.isFrameRatePowerSavingsBalanced = true  
// check if ARR is enabled on a Window
val isAdaptiveRefreshRateEnabled = window.isFrameRatePowerSavingsBalanced

Java

// disable ARR on a Window
window.setFrameRatePowerSavingsBalanced(false)
// enable ARR on a Window
window.setFrameRatePowerSavingsBalanced(true)
// check if ARR is enabled on a Window
window.isFrameRatePowerSavingsBalanced()

要通过 styles.xml 文件禁用 ARR,请将以下项添加到 res/values/styles.xml 中的样式中:

<style name="frameRatePowerSavingsBalancedDisabled">
    <item name="android:windowIsFrameRatePowerSavingsBalanced">false</item>
</style>