慢会话

慢会话是 Google Play 管理中心中一项新的 Android Vitals 指标。慢会话是指超过 25% 的帧是慢速帧的会话。如果一个帧在上一帧之后不到 50 毫秒（相当于 20 FPS）未显示，则该帧为慢速帧。Android Vitals 还报告了第二个慢会话指标，目标为 34 毫秒（相当于 30FPS）。通过慢会话，您可以了解游戏的帧率性能，这会影响您的游戏给用户的流畅度和顺滑感。

不久之后，Play 将开始引导用户远离在其手机上无法达到 20 FPS 的游戏。请注意，Android Vitals 仅在您的游戏运行一分钟后才开始监控帧率。

访问我们的帮助中心，了解有关该指标的更多详情。

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

如何测量 FPS 和检测慢帧

Android dumpsys surfaceflinger timestats 命令提供所有正在渲染的图层的平均 FPS 和 present to present 时间直方图。帧的 present to present 时间是当前帧与前一帧绘制之间的时间间隔。以下是使用该命令收集游戏 FPS 的分步说明：

  1. 使用 enable 和 clear 标志运行命令以开始捕获信息。

    adb shell dumpsys SurfaceFlinger --timestats -clear -enable

  2. 当游戏运行足够长时间后，再次使用 dump 标志运行命令以转储信息。

    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。您必须根据 layerName 进行过滤，以找到您游戏的部分。

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

    会话的慢帧率可以根据每个图层的信息进行计算。

    例如，20 FPS 慢帧百分比 = (54 毫秒到 1000 毫秒的值之和) / totalFrames 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. 收集所有信息后，您应该使用 disable 标志禁用 timestats。

    adb shell dumpsys SurfaceFlinger --timestats -disable

慢帧原因及解决方案

一个帧在屏幕上显示或渲染时间可能超过开发者目标的原因有很多。游戏可能受到 CPU/GPU 限制。或者设备过热并激活了节流热状态。或者游戏帧率与设备的显示刷新率不匹配。

使用 Android 帧同步 (Swappy)、Vulkan 和 ADPF 来解决这些问题并提高游戏性能。

什么是 Swappy

Android 帧同步库，也称为 Swappy，是 AGDK 库的一部分。Swappy 帮助 OpenGL 和 Vulkan 游戏在 Android 上实现流畅渲染和正确的帧同步。

帧同步是将游戏的逻辑和渲染循环与操作系统的显示子系统以及底层显示硬件同步。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影（称为撕裂）。为避免这些伪影，显示子系统会执行以下操作：

  • 内部缓冲过去的帧
  • 检测滞后帧提交
  • 检测到滞后帧时重复显示过去的帧

了解 Mir 2 如何使用 Swappy 将其慢会话率从 40% 降低到 10%。

如何在原生项目中使用 Swappy

请参阅以下指南，将 Android 帧同步库集成到您的游戏中：

如何在 Unity 游戏引擎中使用 Swappy

Unity 已将 Android 帧同步集成到其引擎中。要在 Unity 2019.2 或更高版本中启用此功能，请在 Project Settings > Player > Settings（适用于 Android > Resolution and Presentation）下勾选 Optimized Frame Pacing 复选框。

Project settings dialog.
图 2. 在 Unity 引擎中启用帧同步。

或者，您可以在逻辑代码中以编程方式启用 Optimized Frame Pacing 选项，以允许 Unity 均匀分布帧以减少帧率变化，从而创建更流畅的游戏体验。

如何在 Unreal 游戏引擎中使用 Swappy

Unreal 4.25 及更高版本集成了 Android 帧同步库，该库是 Android 游戏开发套件的一部分。移动帧同步文章解释了如何启用 Android 帧同步库以及如何通过 C++ 代码控制帧同步。

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与游戏之间的抽象。Vulkan 是 Android 上的主要低级图形 API，取代了 OpenGL ES。Android 仍然支持 OpenGL ES，但不再积极进行功能开发。

Vulkan 相对于 OpenGL ES 具有以下优势：

  • 更高效的架构，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 中没有的新图形功能，例如无绑定 API 和光线追踪

如何在原生 Android 项目中使用 Vulkan

Android 上 Vulkan 入门 Codelab 将指导您设置 Vulkan 渲染管线，然后在屏幕上渲染一个纹理旋转三角形。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 上启用自动设备选择，请按照步骤配置自动图形 API。

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

或者，您可以通过禁用 Auto Graphics API 并将 Vulkan 放在 Graphics APIs 列表中最高优先级的位置来手动启用 Vulkan。如果您使用的是 Unity 2021.1 或更早版本，这是使用 Vulkan 的唯一方法。

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

使用 VkQuality Unity 引擎插件，为您的游戏提供在特定设备上使用的图形 API 的启动时建议。

如何在 Unreal 游戏引擎中使用 Vulkan

要启用 Vulkan 图形 API，请导航到 Project Settings > Platforms > Android > Build，然后选择 Support Vulkan。当您同时选择 Support Vulkan 和 Support OpenGL ES3.2 时，Unreal 默认使用 Vulkan。如果设备不支持 Vulkan，Unreal 会回退到 OpenGL ES 3.2。

Project settings dialog.
图 5. 在 Unreal Engine 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。查看为 Android 项目自定义 Unreal Engine 中的设备配置文件和可伸缩性，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表现不佳的设备，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) 根据 Android 上的动态热、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。

ADPF 是一组 API，允许游戏和性能密集型应用更直接地与 Android 设备的功耗和散热系统交互。通过这些 API，您可以监控 Android 系统的动态行为，并在不会使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：

  • Thermal API：监控设备的散热状态，以便应用在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 运行点或核心）。
  • 游戏模式 API 和游戏状态 API：根据用户设置和游戏特定配置，通过优先考虑性能或电池续航特性来启用游戏优化。
  • 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，以获得不受动态 CPU 时钟影响的测量结果。
  • 功耗效率模式：告诉会话，Performance Hint Session 中的线程可以安全地调度以优先考虑功耗效率而非性能。在 Android 15 (API level 35) 中可用。

如何在原生 Android 项目中使用 ADPF

将适应性功能集成到您的原生游戏 Codelab 将指导您按照自己的节奏将 ADPF 功能集成到您的游戏中。在 Codelab 结束时，您将集成以下功能：

  • Thermal API：监听设备热状况，并在设备进入热节流状态之前做出反应。
  • 游戏模式 API：了解玩家优化偏好（最大化性能或节省电池）并进行相应调整。
  • 游戏状态 API：让系统了解您的游戏状态（加载中、正在玩、UI 等），系统可以相应地调整资源（提升 I/O、CPU、GPU 等）。
  • Performance Hint 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 的自适应性能是一款面向游戏开发者的工具，旨在优化移动设备上的游戏，特别是针对多样化的 Android 生态系统。自适应性能使您的游戏能够实时适应设备的性能和散热特性，确保流畅高效的游戏体验。

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

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

如何在 Unreal 游戏引擎中使用 ADPF

Project settings dialog.
图 7. 在 Unreal Engine 中集成 ADPF。
  1. 下载插件
  2. 将插件复制到项目插件文件夹中
  3. 在 Unreal 编辑器中启用 ADPF Unreal Engine 插件
  4. 重新启动 Unreal 编辑器
  5. 构建并打包游戏

用于 Unreal Engine 的 Android 动态性能框架 (ADPF) 插件提供稳定的性能并防止热节流。从 GitHub 下载该插件。此插件通过设置 Unreal 控制台值来更改功能。