APP&游戏需要关注Jank卡顿吗?

发表于2020-04-08
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第一部分:FrameTime

FrameTime 的定义:两帧画面间隔耗时(也可简单认为单帧渲染耗时)。


 

对于FrameTime和卡顿是否有关联?请看下图的案例图示:

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    从图中可看出画面中B帧在GPU渲染耗时(帧生成时间)大于显示器刷新间隔,占用两次显示器刷新耗时。也就是说有一次画面没刷新。当出现多次没有画面刷新(也就是说画面没变化),则可能是一次卡顿。

从这里就得出结论:玩家用户真正看到的是屏幕新画面刷新间隔时间,而不是eglSwapbuffers-GPU渲染完成(并未有提交屏幕显示)间隔时间。所以后面所提到Frametime统统指的是屏幕Display-Frametime。

PerfDog工具优点:PerfDog统计的FPS和Frametime都是用户看到的屏幕Display新画面真实刷新FPS和帧耗时。所以大家可以直接通过Frametime来判断测试过程中是否出现卡顿。


 

第二部分:FPS

FPS的定义:帧率(1秒内平均画面刷新次数)。

平均帧率:传统常说的FPS,1秒内平均画面刷新次数。

瞬时帧率:单帧耗时FrameTime算出来实时FPS,每一帧画面刷新耗时换算出的实时帧率。


 

画面渲染流程图如下,每一帧FrameTime。

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PerfDog统计帧率及FrameTime如下图:

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FPS帧率与卡顿是否有关系?我们分为Andriod和ios两个场景去进一步了解:

iOS端

    苹果WDDC18年开发者大会

①     FramePacing

比如下面两个游戏画面,左边的试图以60帧运行,但实际只能达到40帧;右边的则持续稳定在30帧运行:

640?wx_fmt=gif&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1

    上图左边帧率高,反而看起来有一卡一顿的现象,这就是Micro Stuttering(微型口吃)导致的,左边FrameTime如下图:

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    通过FrameTime可以看出,左边高帧率FPS=40帧率中出现一次FrameTim>=117ms,理论平均FrameTime=25ms。所以非均匀渲染,虽然帧率高达40,但依然觉得非常卡。


 

右边低帧率30帧运行FrameTime如下图:

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从上面FrameTime可以看出,帧率FPS=30,FrameTime均匀为33ms,画面会非常平滑。

总结:帧率高,未必流畅。


 

Android端

    测试系统版本:Android4.4

①     流畅度机制-黄油计划(Jank)

Google Jank 计算思路:考虑视觉惯性,以硬件vsync时间间隔,连续1次vsync没有新画面刷新,则认为是一次卡顿,也就是说下一次vsync时间点没有新画面刷新,则认为是一次Jank。

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第三部分:流畅度

流畅度与卡顿的关联可以用以下的流程图来大致展示:

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1

    流畅度影响卡顿。这个可以简单的理解为视觉惯性和电影帧这两个方面:

1、视觉惯性

    视觉预期帧率,用户潜意识里认为下帧也应该是当前帧率刷新比如一直60帧,用户潜意识里认为下帧也应该是60帧率。刷新一直是25帧,用户潜意识里认为下帧也应该是25帧率。但是刷新如果是60帧一下跳变为25帧,扰乱用户视觉惯性。这个时候就会出现用户体验的卡顿感。


 

2、电影帧

    电影帧率(18-24),一般是24帧。电影帧单帧耗时:1000ms/24=40ms。电影帧率是一个临界点。低于这个帧率,人眼基本能感觉画面不连续性,也就是感觉到了卡顿。


 

第四部分:PerfDog-Jank

    PerfDog Jank 计算思路:考虑视觉惯性,假设以前三帧的平均帧耗时为参考,作为vsync时间间隔,连续两次vsync没有新渲染画面刷新,则认为是一次潜在卡顿,也就是说下一帧耗时大于前三帧平均帧耗时2倍,则认为一次潜在卡顿。同时单帧耗时满足大于两倍电影帧耗时1000ms/24*2 (由于人眼低于24帧才能辨别画面不连续性),则认为是一次真正卡顿。同时若单帧耗时大于3倍电影帧耗时,则认为是一次严重卡顿。


 

注解:为什么是两次vsync?GPU一般是3重缓冲buffer,当前帧已占用一个buffer,即剩余2缓冲buffer,人眼一般可容忍2帧延迟。


 

    为什么是两帧电影帧耗时?低于24帧画面,人眼就能感知到画面不连续性,电影一般都是24帧。即电影帧耗时1000ms/24=41.67ms,两帧电影帧耗时也就是41.67ms*2,三帧电影帧耗时是41.67ms*3。


 

PerfDog Jank计算方法:

同时满足两条件,则认为是一次卡顿Jank.

①Display FrameTime>前三帧平均耗时2倍。

②Display FrameTime>两帧电影帧耗时 (1000ms/24*2=84ms)。


 

同时满足两条件,则认为是一次严重卡顿BigJank.

①Display FrameTime >前三帧平均耗时2倍。

②Display FrameTime >三帧电影帧耗时(1000ms/24*3=125ms)。


 

Google-Jank如图:

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PerfDog-Jank如图:

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真实测试FrameTime计算Jank,如下图:

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PerfDog-Jank如图:

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备注:帧率低,并不是顿卡,如帧率都是只有几帧了,还有什么顿卡而言?


 

目前主流游戏对比Jank如下:

aa

PerfDog-web平台

bb

第五部分:影响

    从前面的知识了解到FrameTime、FPS、流畅度和Jank之间的紧密联系后,就可以顺其自然得出我们的结论:APP和游戏到底需不需要关注Jank卡顿呢?答案是需要的,并且还是重点关注!理由如下:

游戏方面

游戏流畅度是最影响用户体验的,所以需要重点关注FPS和Jank。

备注:比如游戏中已预知的卡顿,如新UI弹出等造成卡顿,可认为是干扰,需要剔除,不应算在Jank,可通过web云上,框选右键删除干扰数据。

 

APP方面

APP也需要关注FPS及Jank。只是需要区分使用场景,如:

1)     静态页面窗口

只需关注FPS,理论FPS应该为0,否则,说明有冗余刷新,容易引起手机发热及耗电。

2)     有滚动动画页面窗口

只需关注FPS,FPS处于合适值即可,无需高频刷新。

3)     快速滑动页面窗口。

需要关注FPS和Jank。手机交互灵敏度就是来源于此,Android系统才出黄油计划Jank。一般滑动状态下,帧率越高越好,Jank越小越好。

4)     播放视频页面窗口。

需要关注FPS和Jank,视频卡顿直接影响用户。视频一般帧率18-24帧,Jank=0。比如微信播放视频、视频播放器等。


 

    通过这五部分的讲解,相信大家可以清楚的了解Jank卡顿对于APP&游戏的重要,以及其关注的侧重点,PerfDog正是是致力于为游戏&应用提升品质。


 

PerfDog是由WeTest腾讯质量开放平台发行的移动全平台iOS\Android性能测试工具,能快速定位分析性能问题,提升APP应用及游戏性能和品质,手机无需ROOT/越狱,手机硬件、游戏及应用无需做任何更改,极简化即插即用。

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