平滑 Android 游戏循环

Posted 2023-03-10

【中文标题】平滑 Android 游戏循环

【英文标题】：Smoothing out Android Game Loop

【发布时间】：2014-07-03 19:11:25

【问题描述】：

我将下面的代码用作简单 android 游戏的游戏循环。它工作得很好，但游戏中时不时会出现一些小问题。一切都冻结了一秒钟，然后向前跳得比应有的更远。我对游戏循环进行了大量阅读，但在实现平滑循环时仍然遇到了一些麻烦。插值会解决这个问题吗？我怎样才能平滑运动？

private final static int MAX_FPS = 30;
private final static int MAX_FRAME_SKIPS = 5;
private final static int FRAME_PERIOD = 1000 / MAX_FPS;

protected Void doInBackground(Void... params) 
    Log.d("MainTask", "starting game task");
    Canvas canvas;

    long begin;     // the time when the cycle began
    long delta;     // the time it took for the cycle to execute
    int sleep;      // ms to sleep if ahead
    int skipped;    // number of frames being skipped

    sleep = 0;

    while (running) 
        canvas = null;
        try 
            canvas = surfaceHolder.lockCanvas();
            synchronized (surfaceHolder) 
                begin = System.currentTimeMillis();
                skipped = 0;

                gamePanel.update();
                gamePanel.draw(canvas);

                delta = System.currentTimeMillis() - begin;
                sleep = (int)(FRAME_PERIOD - delta);

                if (sleep > 0) 
                    try 
                        Thread.sleep(sleep);
                     catch(InterruptedException e) 
                

                while (sleep < 0 && skipped < MAX_FRAME_SKIPS) 
                    gamePanel.update();
                    sleep += FRAME_PERIOD;
                    skipped++;
                
            
         finally 
            if (canvas != null) surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);
        
    
    Log.d("MainTask", "the task is complete");
    return null;

【问题讨论】：

见：source.android.com/devices/graphics/architecture.html#loops

【参考方案1】：

您实际上已经为这个循环正确地完成了大多数事情。但是，我可以看到一些潜在的陷阱

您没有将帧时间传递给您的更新方法。这意味着您的更新方法必须假定某个帧时间。这可能是你跳跃的原因。如果您接近机器的最大性能，您将不会获得恒定的帧速率，您就是不会。这大体上无关紧要。如果你错过了一个框架，你的大脑会填补丢失的框架，它看起来很好。绝对重要的是可变对象speed。在这种情况下，可变帧速率将导致对象的速度可变。您的更新方法应该是：

long previousFrameTime=System.currentTimeMillis();
while (running)
    .....
    .....
    long currentTime=System.currentTimeMillis();
    long frameTime=currentTime-previousFrameTime
    previousFrameTime=currentTime
    gamePanel.update(frameTime/1000.0);  //I personally like my frametimes in seconds, hence /1000.0, but thats up to you
    .....
    .....
 

在确定移动多远时，更新中的所有移动都应考虑frametime

要说明这很重要，请参阅以下两个图表。一个具有假定的帧速率，另一个具有测量的帧速率。点代表实际渲染的帧，线条代表观众大脑中发生的插值。

您持有 Canvas 锁的时间也比 nessissary 长得多。一直到你的更新方法和睡眠，你在画布上都有一个锁。 This saps performance.在开始渲染前获取锁，完成后立即释放

gamePanel.update();
canvas = surfaceHolder.lockCanvas();
gamePanel.draw(canvas);
surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);

【讨论】：

即使按住画布锁不会导致打嗝，它绝对值得修复

好吧，Canvas 锁定部分是有意义的。帧时间是指我的增量吗？我将如何使用它？我还需要在内部while循环中重新计算吗？还是继续使用上面找到的增量？

@user2694189 您的增量似乎是帧的处理时间（忽略任何睡眠） - 这通常不是增量，通常增量是帧时间。您想在进行更新之前记录时间，然后在更新之前记录下一帧，您将再次获得时间，并获得两者之间的差异。这是帧时间。在更新方法内部，一切都会有速度；你将 frameTime 乘以速度，得到它应该移动那个帧的距离

这同样适用于任何加速度，加速度乘以帧时间以获得速度的变化。这称为欧拉积分。那里有更好的集成，购买 euler 通常足以满足游戏循环，并且是迄今为止最简单的。在理想情况下，frameTime 将等于 FRAME_PERIOD，但 FRAME_PERIOD 是目标，而我的 frameTime 是您获得的真实时间（您可能希望将 FRAME_PERIOD 重命名为 TARGET_FRAME_PERIOD

举个例子。想象一个速度为 1m/s 的物体。然后我们以 0.1 秒的目标 FRAME_PERIOD 进行渲染。在当前代码下（使用变量 frameRate），我们可能会得到以下结果（时间、位置）； (0,0) (0.1,0.1), (0.15,0.2), (0.28,0.3)。您可以看到所有这些数据点不仅具有可变帧速率。立场不对。考虑到帧时间，您会得到 (0,0), (0.15,0.15), (0.28,0.28)。帧速率仍然错误，但对象至少在正确的位置

【参考方案2】：

这可能有点太晚了，但这是我实现游戏循环的方式。有了这个，它可以帮助您跟踪游戏的滴答声（或更新）和每秒帧数。

long lastTime = System.nanoTime();
double nsPerTick = 1_000_000_000D/60D;
int frames = 0;
int ticks = 0;
long lastTimer = System.currentTimeMillis();
double delta = 0;

while (mRunning) 
    Canvas canvas = null;
    long now = System.nanoTime();
    delta += (now-lastTime)/nsPerTick;
    lastTime = now;
    boolean shouldRender = false;

    while (delta >= 1) 
        ticks++;
        gameView.update();
        delta -= 1;
        shouldRender = true;
    

    if (shouldRender) 
        frames++;
        canvas = surfaceHolder.lockCanvas();
        gameView.render(canvas);
        surfaceHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);
    

    if (System.currentTimeMillis() - lastTimer >= 1000) 
        lastTimer += 1000;
        Log.d("FPS", "Ticks: " + ticks + ", Frames: " + frames);
        ticks = 0;
        frames = 0;
    

这是基于 vanZeben 的视频教程，旨在在 PC 上制作 Java 游戏，但它也适用于 Android 游戏（至少对我而言）。

希望对你有帮助。

参考：https://www.youtube.com/watch?v=VE7ezYCTPe4&list=PL8CAB66181A502179