Android显示系统Vsync

Android 显示系统 VSync
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。

      在系统动画过程中，FPS应该尽可能高，否则动画会很卡；如果系统静止，FPS应该很低，否则说明不必要的绘制太多，应该优化。

     CRT显示器必须不断刷新，维持在60Hz到100Hz，否则荧光熄灭，屏幕闪烁。

     LCD则不要求不断刷新，因为它的状态不会随着时间而减弱，相反，LCD强调响应时间，比如说8ms之内应该切换到下一个画面，否则如果动画太快的话，画质模糊。

      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FPS与显示器的刷新频率通过一个称为VSync的信号同步起来，相当于一个定时中断。

      VSync技术的引入主要是为了解决“Tearing”（撕裂）现象，同时它也顺带节约了电能（因为系统不必满负荷运行）。

      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，避免显卡过度刷新，从而避免了“Tearing”（撕裂）现象。

      VSync一般依赖于“双缓冲”技术，否则，在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。

      但是VSync技术也有缺点，如果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，这会导致FPS下降得很厉害，出现“Stutter”（卡顿）现象，因为复杂系统的FPS不可能一直高于显示器刷新频率。“Stutter”（卡顿）现象是指系统忽快忽慢，卡顿非常明显。

      出现这一问题的原因如下：假设显示器的刷新频率是75Hz，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，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，FPS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，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，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。