缓慢的会话

缓慢的会话是 Google Play Console 中一项新的 Android Vitals 指标。缓慢的会话是指超过 25% 的帧缓慢的会话。如果帧在上一帧后不到 50 毫秒呈现（相当于 20 FPS），则该帧缓慢。Android Vitals 还报告了第二个缓慢的会话指标，目标为 34 毫秒（相当于 30FPS）。使用缓慢的会话，您可以了解游戏的帧率性能，这会影响游戏对用户来说感觉有多流畅。

在适当的时候，Play 将开始引导用户远离无法在手机上达到 20 FPS 的游戏。请注意，Android Vitals 仅在游戏运行一分钟后才开始监控帧率。

访问我们的 帮助中心 以获取有关该指标的更多详细信息。

Pie chart-like graphics that show the number of slow frames and non-slow frames.
图 1. Android Vitals 中的缓慢会话。

如何测量 FPS 并检测缓慢的帧

Android dumpsys surfaceflinger timestats 命令提供所有正在渲染的图层的平均 FPS 和呈现到呈现时间直方图。帧的呈现到呈现时间是当前帧和先前帧绘制之间的时间间隔。以下是使用该命令收集游戏 FPS 的分步操作

  1. 使用标志 enable 和 clear 运行该命令以开始捕获信息

    adb shell dumpsys SurfaceFlinger --timestats -clear -enable

  2. 当游戏玩得足够长时，再次使用标志 dump 运行该命令以转储信息

    adb shell dumpsys SurfaceFlinger --timestats -dump

    转储的信息提供了由 SurfaceFlinger 渲染的所有图层的总帧数和 presentToPresent 直方图。您必须通过基于 layerName 过滤来查找游戏的部分

    layerName = SurfaceView[com.google.test/com.devrel.MainActivity]@0(BLAST)#132833

    会话的缓慢帧率可以根据每个图层的信息计算得出。

    例如，20 FPS 缓慢帧百分比 = (从 54 毫秒到 1000 毫秒的值之和) / 总帧数 x 100

    totalFrames = 274
...
presentToPresent histogram is as below:
0ms=0 1ms=0 2ms=0 3ms=0 4ms=0 5ms=0 6ms=0 7ms=0 8ms=0 9ms=0 10ms=0 11ms=0 12ms=0
13ms=0 14ms=0 15ms=0 16ms=1 17ms=0 18ms=0 19ms=0 20ms=0 21ms=0 22ms=0 23ms=0
24ms=0 25ms=0 26ms=0 27ms=0 28ms=0 29ms=0 30ms=0 31ms=0 32ms=0 33ms=269 34ms=0
36ms=0 38ms=0 40ms=0 42ms=0 44ms=0 46ms=0 48ms=0 50ms=1 54ms=0 58ms=0 62ms=0
66ms=0 70ms=1 74ms=0 78ms=0 82ms=0 86ms=0 90ms=0 94ms=0 98ms=0 102ms=0 106ms=0
110ms=0 114ms=0 118ms=0 122ms=0 126ms=0 130ms=0 134ms=0 138ms=0 142ms=0 146ms=0
150ms=0 200ms=0 250ms=0 300ms=0 350ms=0 400ms=0 450ms=0 500ms=0 550ms=0 600ms=0
650ms=0 700ms=0 750ms=0 800ms=0 850ms=0 900ms=0 950ms=0 1000ms=0

    每个图层的平均 FPS 也显示在转储中

    ...
averageFPS = 30.179
...

  3. 收集完所有信息后，应使用标志 disable 禁用 timestats

    adb shell dumpsys SurfaceFlinger --timestats -disable

缓慢帧的原因和解决方案

帧在屏幕上显示或渲染的时间比开发者目标时间长，有很多原因。游戏可能是CPU/GPU 绑定的。或者设备过热并激活了节流热状态。或者游戏帧率与设备显示刷新率不匹配。

使用 Android 帧步进 (Swappy)、Vulkan 和 ADPF 来解决这些问题并提高游戏的性能。

什么是 Swappy

Android 帧步进库，也称为 Swappy，是 AGDK 库 的一部分。Swappy 帮助 OpenGL 和 Vulkan 游戏在 Android 上实现流畅的渲染和正确的帧步进。

帧步进是游戏逻辑和渲染循环与操作系统的显示子系统和底层显示硬件的同步。Android 显示子系统旨在避免在显示硬件在更新过程中切换到新帧时可能出现的视觉伪像（称为撕裂）。为了避免这些伪像，显示子系统执行以下操作

  • 在内部缓冲过去的帧
  • 检测延迟的帧提交
  • 在检测到延迟的帧时重复显示过去的帧

如何在原生项目中使用 Swappy

请参阅以下指南，将 Android 帧步进库集成到您的游戏中

如何在 Unity 游戏引擎中使用 Swappy

Unity 已将其引擎集成到 Android 帧步进中。要在 Unity 2019.2 或更高版本中启用此功能，请在项目设置 > 播放器 > 设置的Android > 分辨率和显示下选中优化帧步进复选框

Project settings dialog.
图 2. 在 Unity 引擎中启用帧步进。

或者，在您的逻辑代码中以编程方式启用 优化帧步进选项，以允许 Unity 均匀地分配帧，从而减少帧率的变化，创造更流畅的游戏体验。

如何在 Unreal 游戏引擎中使用 Swappy

Unreal 4.25 及更高版本集成了 Android 帧步进库，它是 Android 游戏开发套件 的一部分。移动帧步进 文章说明了如何启用 Android 帧步进库以及如何从 C++ 代码控制帧步进。

什么是 Vulkan

Vulkan 是一种现代跨平台 3D 图形 API，旨在最大程度地减少设备图形硬件和游戏之间的抽象。Vulkan 是 Android 上的主要低级图形 API，取代了 OpenGL ES。OpenGL ES 仍然受 Android 支持，但不再处于积极的功能开发中。

与 OpenGL ES 相比，Vulkan 提供以下优势

  • 更有效的架构，图形驱动程序中的 CPU 开销更低
  • 新的优化策略以提高 CPU 性能
  • OpenGL ES 中不可用的新图形功能，例如无绑定 API 和光线追踪

如何在原生 Android 项目中使用 Vulkan

在 Android 上开始使用 Vulkan 的 Codelab 指导您完成设置 Vulkan 渲染管线，然后在屏幕上渲染带纹理的旋转三角形。使用 Codelab 学习如何渲染游戏图形。

如何在 Unity 游戏引擎中使用 Vulkan

要在 Unity 中启用自动设备选择，请按照以下步骤配置自动图形 API。

Project settings dialog.
图 3. 启用 Unity 自动图形 API。

或者，您可以通过禁用自动图形 API手动启用 Vulkan，并在图形 API列表中将 Vulkan 设置为最高优先级。如果您使用的是 Unity 2021.1 或更早版本，则这是使用 Vulkan 的唯一方法。

Project settings dialog.
图 4. 在 Unity 中手动选择 Vulkan 作为主图形 API。

使用VkQuality Unity 引擎插件为您的游戏提供启动时图形 API 推荐，以便在特定设备上使用。

如何在虚幻引擎游戏中使用 Vulkan

要启用 Vulkan 图形 API，请导航至项目设置 > 平台 > Android > 构建，然后选择支持 Vulkan。当您同时选择支持 Vulkan和支持 OpenGL ES3.2时，虚幻引擎默认使用 Vulkan。如果设备不支持 Vulkan，虚幻引擎将回退到 OpenGL ES 3.2。

Project settings dialog.
图 5. 在虚幻引擎中启用 Vulkan。

如果您正在使用已知在某些设备上表现不佳的特定 Vulkan 功能，您可以自定义您的BaseDeviceProfile.ini文件以排除这些设备。查看自定义 Android 设备配置文件和可扩展性以了解如何自定义BaseDeviceProfile.ini。由于新的设备驱动程序可能会修复以前已知的故障设备，请保持您的BaseDeviceProfile.ini文件更新以获取所有优化。

什么是 ADPF

Android 动态性能框架 (ADPF)基于 Android 上的动态热管理、CPU 和 GPU 管理功能优化游戏。重点是游戏，但您也可以将这些功能用于其他性能密集型应用程序。

ADPF 是一组 API，允许游戏和性能密集型应用程序更直接地与 Android 设备的电源和热管理系统交互。通过这些 API，您可以监控 Android 系统上的动态行为，并在不会导致设备过热的可持续水平上优化游戏性能。

以下是 ADPF 的主要功能

  • 热管理 API：监控设备的热状态，以便应用程序可以在其变得不可持续之前主动调整工作负载。
  • CPU 性能提示 API：提供性能提示，让 Android 为工作负载选择正确的性能设置（例如，CPU 工作点或核心）。
  • 游戏模式 API 和游戏状态 API：通过根据用户设置和游戏特定配置优先考虑性能或电池寿命特性来启用游戏玩法优化。
  • 固定性能模式：在基准测试期间在设备上启用固定性能模式，以获取不受动态 CPU 时钟影响的测量结果。
  • 电源效率模式：告诉会话，性能提示会话中的线程可以安全地调度以优先考虑电源效率而不是性能。在 Android 15（API 级别 35）中可用。

如何在原生 Android 项目中使用 ADPF

将自适应功能集成到您的原生游戏中代码实验室指导您将 ADPF 功能集成到您的游戏中，并提供您可以按自己的节奏遵循的步骤。在代码实验室结束时，您将集成了以下功能

  • 热管理 API：侦听设备的热状况，并在设备进入热限制状态之前做出反应。
  • 游戏模式 API：了解玩家优化偏好（最大化性能或节省电池）并相应调整。
  • 游戏状态 API：让系统了解您游戏的状态（加载、播放、UI 等），系统可以相应地调整资源（增强 I/O 或 CPU、GPU 等）。
  • 性能提示 API：让系统了解您的线程模型和工作负载，以便系统可以相应地分配资源。

如何在 Unity 游戏引擎中使用 ADPF

Unity 的自适应性能是面向希望优化其移动设备游戏（特别是针对多样化的 Android 生态系统）的游戏开发人员的工具。自适应性能使您的游戏能够实时适应设备的性能和热特性，从而确保流畅高效的游戏体验。

自适应性能 Android 提供程序指导您完成在 Unity 中实现 ADPF 的步骤。

Project settings dialog.
图 6. 在 Unity 引擎中集成 ADPF。

如何在虚幻引擎中使用 ADPF

Project settings dialog.
图 7. 在虚幻引擎中集成 ADPF。
  1. 下载插件
  2. 将插件复制到项目插件文件夹
  3. 在虚幻编辑器中启用 ADPF 虚幻引擎插件
  4. 重新启动虚幻编辑器
  5. 构建和编译游戏

用于虚幻引擎的Android 动态性能框架(ADPF)插件提供了稳定的性能并防止热限制。从 GitHub下载插件。此插件通过设置虚幻控制台值来更改功能。