Question

我正在尝试计算我的程序的FPS。虽然给定的最大FPS超限，但我无法解释原因。我将MAX_FPS设置为60进行了测试，并且我总是显示63。

{...}
int frameCount = 0;
long time = System.currentTimeMillis();
while(running) {
    try {
        {...} // do something
        Thread.sleep(1000 / MAX_FPS);
        frameCount++;
        if (System.currentTimeMillis() - time >= 1000) {
            {...} // display FPS w/ frameCount
            frameCount = 0;
            time = System.currentTimeMillis();
        }
    } catch (InterruptedException ex) {
        System.err.println(ex.toString());
    }
}
{...}

Answer 1

1000/60在整数数学中是16，而1000/16是大约62.5。假设线程睡眠时间接近16毫秒（可能稍微少一些），并且如果你的循环没有花那么长的时间来执行迭代，并且倒数第二帧的时间是999毫秒，允许另一个更新潜入那么循环经常可以每秒实现63次迭代。

Answer 2

您可能希望改用System.nanoTime()。不是为了任何额外的精度，而是因为它是一种更准确的测量经过时间的方法。请参阅Kevin Bourillion对How do I measure time elapsed in Java?的回答。

Answer 3

根据NESPowerGlove的回答，你达到目标FPS时遇到的问题是你必须选择一个整数值来调用Thread.sleep() - 如果你选择16，你就是'得到大约63fps;如果你选择17，你将获得58fps左右。

我可以想到两个解决方案：

实施某种负反馈循环来控制FPS。例如，我发现以下PI（比例+积分）控制器使FPS 保持在 60周围：

final long sleepTime = (long) (1000.0 / TARGET_FPS);

System.out.println("Sleep time is " + sleepTime);
long time = System.nanoTime();
long delta = 0;
double cumulativeFpsError = 0.0;
for (int frameCount = 0; true; ++frameCount) {
  Thread.sleep((long) (sleepTime + delta));
  long elapsed = System.nanoTime() - time;
  if (elapsed >= 1_000_000_000) {
    double fps = (double) frameCount / elapsed * 1e9;
    System.out.println(fps);

    cumulativeFpsError += (fps - 60);
    delta += (fps - TARGET_FPS) * 0.55 + 0.14 * cumulativeFpsError;
    frameCount = 0;
    time += elapsed;
  }
}

0.55和0.14的值是通过反复试验找到的。可能有更好的价值（但至少看起来大致稳定）。 fps输出：

61.08042479827653
61.817816897275485
58.42717726642977
62.0654826347193
58.43759367657694
62.07263954479402
58.444556146850026
62.05489635777375
58.4438970272065
62.05784933619571
58.45590905841833
62.069491426232766
58.44381852435569
62.07438904528996
...

实际上，积分项根本没有太大作用 - 大概是因为睡眠值只能以1号的步长变化。

使用不同的方法睡眠更精确的时间。例如，How to suspend a java thread for a small period of time, like 100 nanoseconds?提出了一些替代方案，例如轮询System.nanoTime()，直到超过某个截止日期。 e.g。

long time = System.nanoTime();
for (int frameCount = 0; true; ++frameCount) {
  long end = System.nanoTime() + (long) (1_000_000_000.0 / TARGET_FPS);
  while (System.nanoTime() < end);
  long elapsed = System.nanoTime() - time;
  if (elapsed >= 1_000_000_000) {
    double fps = (double) frameCount / elapsed * 1e9;
    System.out.println(fps);

    frameCount = 0;
    time = System.nanoTime();
  }
}

这似乎效果更好，FPS徘徊在60以下：

58.99961555850502
59.99966304189236
59.99942898543434
59.99968068169941
59.99968770162551
59.99919595077507
59.99945862488483
59.999679241714766
59.99753134157542
59.99963898217224
59.999265728986
...

这样做的缺点可能是while循环会很热。

当然，您可以采用某种混合方法，在大多数等待时使用Thread.sleep，然后使用热while循环来获得更精确的延迟。

超出最大FPS

3 个答案: