浅析图片撕裂及掉帧

  • 首先了解CPU和GPU在计算机中的作用
    1、CPU(central processing Unit)中央处理器。是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心。它的功能主要是解释计算机指令以及计算机软件的中的数据。
    2、GPU(Graphics Processing Unit)图形处理器,是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器。是连接计算机和显示终端的纽带。

  • 撕裂
    完美情况:在60FPS内每扫描一张图就不断显示不断刷新图像。

    掉帧就是因为帧缓存区(旧的数据)显示到了屏幕中而帧缓存区已经拿到了下一帧数据的图像,从而显示到屏幕上出现撕裂的现象。

    图像撕裂是我们肉眼看到的一张图片上下发生错位,即断层,其本质是拿到图像后,GPU进⾏渲染->帧缓存区⾥ ->视频控制器->读取帧缓存区信息(位图) -> 数模转化(数字信号处->模 拟型号) ->(逐⾏扫描)显示,当第一帧图像扫描到某个位置时,GPU拿到新的数据并存到帧缓冲区,这个时候视频控制器从帧缓冲区扫描的是新拿到的一帧的图像,最后就形成了在我们肉眼看到的断层现象,即我们看到的一张图片其本质是两张图片组合而来,究其原因就是视频控制器显示速度大于了GPU处理图形的速度

  • 解决撕裂
    为了解决撕裂,苹果爸爸引入了: 垂直同步Vsync + 双缓存区 DoubleBuffering
    (1)垂直同步Vsync:帧缓存区加锁 防⽌出现撕裂情况
    (2)双缓存区 DoubleBuffering :就是GPU开辟AB两个帧缓冲区

    执行流程就是当A帧缓冲区拿到第一帧数据,给A缓冲区加上一把锁,屏幕控制器从A拿到数据并逐行扫描完成,A帧缓冲区解锁,并且屏幕控制器指向B帧缓冲区,B帧缓冲区加锁并逐行扫描显示,在屏幕控制器扫描B帧缓冲区的时候,A帧缓冲区拿到GPU传过来的新一帧数据,以此类推,解决撕裂问题

  • 掉帧
    掉帧即重复渲染同一帧数据。


    image.png

    为了减少掉帧(注意不是解决,掉帧问题只能尽量的减少,而不是解决,三级缓冲区也有可能出现掉帧),引入三级缓存区,三级缓冲区是为了充分利用CPU/GPU的空余时间,开辟ABC三个帧缓冲区,A显示屏幕, B也渲染好,C再从GPU拿取渲染数据,当屏幕缓冲区和帧缓冲区都弄好了,然后视频控制器再指向帧缓冲区的另外一个,再显示,这样交替,达到减少掉帧的情况,这样做就比二级缓冲区多了一个确认的操作

  • 屏幕卡顿的原因:
    1、CPU/GPU渲染流水线耗时过长出现掉帧
    2、垂直同步Vsync + 双缓存区DoubleBuffering 以掉帧作为代价解决屏幕撕裂的问题
    3、三缓存区:合理使用CPU/GPU,减少掉帧次数。

显示器显示的内容来自帧缓冲区,
视频控制器:控制刷新部件,帧缓冲区与显示器的对应关系进行显示
帧缓存区:颜色值(帧缓冲,显存)
内存:连续的计算机存储器,主要存储刷新图像信息;
位图:60 * 60 = 3600 * 4(RGBA)= 1440;

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