【问题标题】:Limiting fps with std::chrono用 std::chrono 限制 fps
【发布时间】:2019-03-15 21:56:05
【问题描述】:
std::chrono::system_clock::time_point m_BeginFrame = std::chrono::system_clock::now();
std::chrono::system_clock::time_point m_EndFrame = std::chrono::system_clock::now();
std::chrono::nanoseconds m_WorkTime = std::chrono::nanoseconds::zero();
std::chrono::nanoseconds m_WaitTime = std::chrono::nanoseconds::zero();
auto invFpsLimit = std::chrono::nanoseconds(1e9 / fpsLimit());

// main loop
while (!glfwWindowShouldClose(m_pScreen->glfwWindow()))
{
    m_WaitTime = m_BeginFrame - m_EndFrame;
    m_EndFrame = std::chrono::system_clock::now();
    m_WorkTime = m_EndFrame - m_BeginFrame;

    // if need sleep
    if (m_WorkTime < invFpsLimit)
    {
        std::this_thread::sleep_until(m_BeginFrame + invFpsLimit);
        m_DeltaTime = invFpsLimit;
    }
    else
    {
       m_DeltaTime = m_WorkTime;
    }

    m_BeginFrame = std::chrono::system_clock::now();

    TRACE("   %f   %u   %u   %u",
            ((float)1e9 / (float)(m_WaitTime.count() + m_WorkTime.count())),
            m_WorkTime.count(),
            m_WaitTime.count(),
            invFpsLimit.count());


    // think and opengl stuff...
}

我正在尝试使用此代码限制 fps,但 Fraps 向我显示了大约 56-57 的值

58.848454   3175500   13817300   16666666
55.259304   3314200   14782300   16666666
58.923698   2321700   14649400   16666666
56.200928   2167400   15625900   16666666
52.774071   3188200   15760500   16666666
50.600887   4899700   14862800   16666666
65.011055   2347500   13034500   16666666
54.966499   2611700   15581200   16666666
55.605911   2653400   15330300   16666666
56.476437   2386100   15320400   16666666
55.280689   2581400   15508100   16666666
56.437550   2355400   15363300   16666666
47.170700   5535900   15663700   16666666
64.713608   3039700   12413000   16666666
56.136570   2941100   14872600   16666666
53.444496   3624200   15086800   16666666
60.074493   2397500   14248500   16666666
51.737339   3777100   15551300   16666666
59.369026   3665800   13178000   16666666
59.355282   3543900   13303800   16666666
54.243759   3961000   14474300   16666666
45.764706   7823500   14027400   16666666
61.242237   6239400   10089200   16666666
73.396652   2013800   11610800   16666666
50.531849   3824000   15965500   16666666
62.895454   2796000   13103400   16666666
60.611572   2360500   14138000   16666666
56.074242   2241700   15591800   16666666
55.143208   2454800   15679800   16666666

我尝试将时钟更改为 system_clock,使用 sleep_for 而不是 sleep_untill,没有任何效果
关于标准时钟或我看不到的工作代码,有什么我不知道的具体事情吗?
什么在偷我的 fps?

【问题讨论】:

  • 如果你启用垂直同步,你可以“免费”获得这个。

标签: c++ opengl std frame-rate chrono


【解决方案1】:

m_BeginFramem_EndFrame 更新为invFpsLimit 而不是system_clock::now() 可以做得更好。这可能看起来像:

#include <iostream>
#include <thread>

int fpsLimit() {return 60;}

int
main()
{
    using namespace std::chrono;
    using dsec = duration<double>;
    auto invFpsLimit = duration_cast<system_clock::duration>(dsec{1./fpsLimit()});
    auto m_BeginFrame = system_clock::now();
    auto m_EndFrame = m_BeginFrame + invFpsLimit;
    unsigned frame_count_per_second = 0;
    auto prev_time_in_seconds = time_point_cast<seconds>(m_BeginFrame);
    while (true)
    {
        // Do drawing work ...

        // This part is just measuring if we're keeping the frame rate.
        // It is not necessary to keep the frame rate.
        auto time_in_seconds = time_point_cast<seconds>(system_clock::now());
        ++frame_count_per_second;
        if (time_in_seconds > prev_time_in_seconds)
        {
            std::cerr << frame_count_per_second << " frames per second\n";
            frame_count_per_second = 0;
            prev_time_in_seconds = time_in_seconds;
        }

        // This part keeps the frame rate.
        std::this_thread::sleep_until(m_EndFrame);
        m_BeginFrame = m_EndFrame;
        m_EndFrame = m_BeginFrame + invFpsLimit;
    }
}

在 C++17 及更高版本中,我建议使用 round 而不是 duration_cast 构造 invFpsLimit,以获得更好的准确性:

auto invFpsLimit = round<system_clock::duration>(dsec{1./fpsLimit()});

【讨论】:

  • 这段代码运行良好,它给了我稳定的 60 fps。不幸的是,我需要名为 m_DeltaTime 的 var 来计算移动(我在写帖子时将其删除,以免将您与无用的数据混淆,但现在添加)。随着您的实现,m_DeltaTime 将始终是 invFpsLimit,但实际上它有时更大,并且它给了我抽搐的动作
  • 哦,我的错,计算起来很简单 m_DeltaTime = std::chrono::system_clock::now() - m_BeginFrame;在 sleep_until 之后。很好用,谢谢!
【解决方案2】:

要获得增量,您可以这样做:

unsgined deltaTime = 1000.0f / frame_count_per_fps; // In milliseconds

【讨论】:

    【解决方案3】:

    documentation of sleep_until 说:

    由于调度或资源争用延迟,该函数还可能会阻塞比达到 sleep_time 后更长的时间

    如果您确实需要精确的 fps,请使用 vSync,或者将代码中的 if 块替换为以下循环,该循环在帧时间用完之前一直不执行任何操作:

    while (m_WorkTime < invFpsLimit)
    {
        m_EndFrame = std::chrono::system_clock::now();
        m_WorkTime = m_EndFrame - m_BeginFrame;
    }
    

    【讨论】:

    • 谢谢,我会尝试使用 vSync。主动等待不是一种选择,它会占用过多的 CPU 时间。
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