FPS, VSync, Triple Buffering

      FPS

      FPS代表frames per second，中文意思是每秒显示帧数，它描绘了当前系统的绘制更新频率，它是一个运行时特征。

      它的值受到多个因素的影响：画面的变化速度，画面的复杂程度，显卡的性能等。

      系统的FPS与画面的变化速度相同是最优的，低于画面的变化速度则会使得画面卡顿，高于画面的变化速度则表明出现了不必要的绘制，浪费系统资源。

      显示器

      CRT显示器必须不断刷新，频率应在60Hz到100Hz之间，否则屏幕上的荧光会渐渐变暗，导致屏幕闪烁。

      LCD显示器无需不断刷新（它的显示原理不要求补给能量就能维持画面的亮度），相反，LCD显示器强调响应时间，一般应在8ms之内完成画面渲染，否则如果画面的变化速度太快，显示效果会很模糊。

      VSync 与 Triple Buffering

      VSync代表Vertical Synchronization，中文的意思是垂直同步。它的基本思想是将显卡与显示器的刷新频率通过一个称为VSync的信号同步起来，当VSync信号起来时，显卡才将绘制好的帧推送给显示器。

      VSync技术的引入主要是为了解决“Tearing”（撕裂）现象。

      首先，说明一下“Tearing”（撕裂）现象：假设系统的FPS是100，显示器的刷新频率是75Hz，显卡将比显示器快1/3；这意味着，在一个刷新周期之内，显卡将写入4/3的帧数据，也就是说，下一帧的1/3覆盖在前一帧之上；当然，随着系统运行，1/3这个比例会发生变化，1/3，2/3，1，1/3，循环；这种帧与帧之间的不完全覆盖重合现象就是“Tearing”（撕裂）现象。

      VSync技术通过一个定期同步信号，同步显卡与显示器，从而避免了“Tearing”（撕裂）现象。

      VSync一般依赖于缓冲技术，否则：在系统的FPS低于显示器刷新频率的情况下，仍然会有“Tearing”（撕裂）现象，这个不难理解；在系统的FPS高于显示器刷新频率的情况下，显卡会将一部分时间浪费在等待上，因为没有可用的内存用于绘制。

      但是VSync技术也有缺点，如果系统的FPS低于显示器刷新频率，那么系统的FPS将迅速下降为显示器刷新频率的分数倍上，严重低于系统潜能，出现“Stutter”现象（指系统忽快忽慢，卡顿非常明显），这是因为复杂系统的FPS不可能一直高于显示器刷新频率，如果它的FPS一旦稍稍低于显示器刷新频率，那么实际的FPS将下降更多，画面会突然卡顿。

      出现这一问题的原因如下：假设显示器的刷新频率是75Hz，系统的FPS为50，显卡将比显示器慢1/3；这意味着，在第一个刷新周期之内，显卡只能在后备缓冲区中绘制第一帧的前2/3，在第二个刷新周期内，显卡接着绘制第一帧的后1/3，剩余时间空闲（因为后备缓冲区已满）；这样看来，两个刷新周期才能看到一个完整的帧，系统的实际FPS将下降为37.5。

      Triple Buffering（三重缓冲）可以缓解这一问题：假设显示器的刷新频率是75Hz，系统的FPS为50，显卡比显示器慢1/3；这意味着，在第一个刷新周期之内，显卡只能在后备缓冲区中绘制第一帧的前2/3，在第二个刷新周期内，显卡接着绘制第一帧的后1/3，然后绘制第二帧的前2/3，在第三个刷新周期之内，显卡先绘制第二帧的后1/3，然后绘制第三帧的前2/3；这样看来，三个刷新周期可以看到两个完整的帧，系统的FPS仍然为50。

      如果打算对显卡进行基准测试，应该关闭VSync技术，否则会拉低显卡的实际频率。