FPS锁定不精确

Question

我正在制作游戏，并且正在实施FPS 上限。但它并没有真正起作用，因为它不是很精确。

这是我的代码：

public static volatile int FPS_CAP = 60;

@Override
public void run() {
    long lastTime = System.nanoTime();
    double amountOfTicks = 60.0;
    double ns = 1000000000 / amountOfTicks;
    double delta = 0;
    long timer = System.currentTimeMillis(), lastRender;
    while (running) {
        long now = System.nanoTime();
        delta += (now - lastTime) / ns;
        lastTime = now;
        while (delta >= 1) {
            tick();
            delta--;
        }
        lastRender = System.currentTimeMillis();
        draw.render();
        draw.fps++;

        if (FPS_CAP != -1) {
            try {
                int nsToSleep = (int) ((1000 / FPS_CAP) - (System.currentTimeMillis() - lastRender));

                if (nsToSleep > 1 / FPS_CAP) {
                    Thread.sleep(nsToSleep);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        if (System.currentTimeMillis() - timer > 1000) {
            timer += 1000;
            draw.lastFPS = draw.fps;
            draw.fps = 0;
            // updates = 0;
        }
    }
}

它应该将 FPS 上限设置为 60 FPS，但是结果是：

如您所见，它确实不准确，有时比 60 低很多，有时又高一点！有时达不到 60 的问题不是我的 PC 硬件，因为解锁时我得到 1700-2000 FPS。我希望它尽可能精确。

提前致谢。

Answer 1

Java 不够精确，无法实现这种精确机制。所有渲染库实际上都依赖于 C 或 C++ 层来管理实时精度。

在您的情况下，最好的解决方法是避免使用Thread.sleep()。

您可以依赖 Timer 事件在 TimerTask 期间运行更新。您的游戏每秒会有大约 60 次心跳。

如果 60fps 对您有好处，另一种解决方案是在渲染屏幕之前等待 VSync。大多数 LCD 屏幕为 60 或 120fps。 VSync 应该由您的图形库（swing、JavaFX 或其他）管理。

最后一个解决方案，您可以查看专用引擎（如 JMonkey）的代码作为参考。

Answer 2

首先，我看到您将System.currentTimeMilis() 和System.nanoTime() 混合使用并不是一个好主意，只使用其中一个。最好只使用System.nanoTime()，因为您的精度很高。

导致您的问题的原因是 Thread.sleep() 不够精确。所以你需要避免睡觉。把你的睡眠密码改成这个；

lastRender = System.nanoTime(); //change it to nano instead milli
draw.render();
draw.fps++;

if (FPS_CAP > 0) {
    while ( now - lastRender < (1000000000 / FPS_CAP))
    {
        Thread.yield();

        //This stops the app from consuming all your CPU. It makes this slightly less accurate, but is worth it.
        //You can remove this line and it will still work (better), your CPU just climbs on certain OSes.
        //FYI on some OS's this can cause pretty bad stuttering. 
        try {Thread.sleep(1);} catch(Exception e) {}

        now = System.nanoTime();
    }
}

关于如何启用VSYNC，你的应用需要全屏，每次渲染后你应该调用Toolkit.sync()。

Answer 3

JavaFX 基于pulse mechanism。

脉冲是一个事件，它向 JavaFX 场景图指示它 是时候同步场景图上元素的状态了 棱镜。脉冲被限制为最大每秒 60 帧 (fps) 并在动画在场景图上运行时触发。甚至 当动画没有运行时，当有东西进入时会安排一个脉冲 场景图发生了变化。例如，如果一个按钮的位置是 改变，安排一个脉冲。

当触发脉冲时，场景图上元素的状态为 同步到渲染层。一个脉冲使应用 开发人员一种异步处理事件的方法。这个重要的 功能允许系统在脉冲上批处理和执行事件。

。 . .

Glass Windowing Toolkit 负责执行脉冲 事件。它使用高分辨率的本地定时器来制作 执行。

要了解脉冲机制的实现，最好学习JavaFX源代码。一些关键类是：

Timer.java WinTimer.java win/Timer.h win/Timer.cpp

以上链接适用于通用 Timer 类和特定于窗口的计时器实现。 JavaFX 源代码包括其他平台的实现，例如 OS X、GTK、iOS、Android 等。

一些实现（例如似乎是 OS X）允许 Timer 实现的 vsync 同步，而其他实现（例如似乎是 Windows）不允许 vsync 同步。不过，这些系统可能会变得复杂，所以我想在某些情况下，垂直同步可能是通过硬件图形管道而不是通过计时器来实现的。

Windows 本机代码基于timeSetEvent 调用。

默认情况下，JavaFX 帧速率上限为 60fps，尽管它是adjustable via undocumented properties。

如果您没有使用 JavaFX（而且您似乎没有使用），您仍然可以检查 JavaFX source code 并在那里了解它的实现，以防您想移植任何概念或代码以用于您的应用。您还可以将 JavaFX 计时器机制硬塞到非 JavaFX 应用程序中，方法是使您的应用程序成为 JavaFX 应用程序类的子类或创建 JFXPanel 以启动 JavaFX 工具包，然后根据 AnimationTimer 实现您的计时器回调。