APP＆游戏需求重视Jank卡顿吗

导语：

本次技术干货分享主要是讲解PerfDog卡顿Jank定义、原理及影响。内容将分为五部分：frameTime、FPS、流畅度、Jank、影响。从深层次分析在性能测试工作中这五部分起到的重要意义。

第一部分：frameTime

frameTime 的定义：两帧画面间隔耗时(也可简单认为单帧渲染耗时)。

对于frameTime和卡顿是否有关联？请看下图的案例图示：

从图中可看出画面中B帧在GPU渲染耗时(帧生成时间)大于显示器刷新间隔,占用两次显示器刷新耗时。也就是说有一次画面没刷新。当出现多次没有画面刷新(也就是说画面没变化)，则可能是一次卡顿。

从这里就得出结论：玩家用户真正看到的是屏幕新画面刷新间隔时间，而不是eglSwapbuffers-GPU渲染完成(并未有提交屏幕显示)间隔时间。所以后面所提到frametime统统指的是屏幕Display-frametime。

PerfDog工具优点：PerfDog统计的FPS和frametime都是用户看到的屏幕Display新画面真实刷新FPS和帧耗时。所以你们可以直接通过frametime来判断测试过程中是否出现卡顿。

第二部分：FPS

FPS的定义：帧率（1秒内平均画面刷新次数）。

平均帧率:传统常说的FPS，1秒内平均画面刷新次数。

瞬时帧率:单帧耗时frameTime算出来实时FPS，每一帧画面刷新耗时换算出的实时帧率。

画面渲染流程图如下，每一帧frameTime。

PerfDog统计帧率及frameTime如下图：

FPS帧率与卡顿是否有关系？我们分为Andriod和ios两个场景去进一步了解：

iOS端

苹果WDDC18年开发者大会

framePacing

比如下面两个游戏画面,左边的试图以60帧运行,但实际只能达到40帧;右边的则持续稳定在30帧运行:

上图左边帧率高,反而看起来有一卡一顿的现象,这就是Micro Stuttering(微型口吃)导致的,左边frameTime如下图：

通过frameTime能够准确的看出，左边高帧率FPS=40帧率中出现一次frameTim>=117ms，理论平均frameTime=25ms。所以非均匀渲染，虽然帧率高达40，但依然觉得非常卡。

右边低帧率30帧运行frameTime如下图：

从上面frameTime能够准确的看出，帧率FPS=30，frameTime均匀为33ms，画面会非常平滑。

总结：帧率高，未必流畅。

Android端

测试系统版本：Android4.4

流畅度机制-黄油计划(Jank)

Google Jank 计算思路：考虑视觉惯性，以硬件vsync时间间隔，连续1次vsync没有新画面刷新，则认为是一次卡顿，也就是说下一次vsync时间点没有新画面刷新，则认为是一次Jank。

第三部分：流畅度

流畅度与卡顿的关联可以用以下的流程图来大致展示：

流畅度影响卡顿。这个可以简单的理解为视觉惯性和电影帧这两个方面：

1、视觉惯性

视觉预期帧率，用户潜意识里认为下帧也应该是当前帧率刷新比如一直60帧，用户潜意识里认为下帧也应该是60帧率。刷新一直是25帧，用户潜意识里认为下帧也应该是25帧率。但是刷新如果是60帧一下跳变为25帧，扰乱用户视觉惯性。这样一个时间段就会出现使用者真实的体验的卡顿感。

2、电影帧

电影帧率(18-24)，一般是24帧。电影帧单帧耗时：1000ms/24=40ms。电影帧率是一个临界点。低于这个帧率，人眼基本能感觉画面不连续性，也就是感觉到了卡顿。

第四部分：PerfDog-Jank

PerfDog Jank 计算思路：考虑视觉惯性，假设以前三帧的平均帧耗时为参考，作为vsync时间间隔，连续两次vsync没有新渲染画面刷新，则认为是一次潜在卡顿，也就是说下一帧耗时大于前三帧平均帧耗时2倍，则认为一次潜在卡顿。同时单帧耗时满足大于两倍电影帧耗时1000ms/24*2 (由于人眼低于24帧才能辨别画面不连续性)，则认为是一次真正卡顿。同时若单帧耗时大于3倍电影帧耗时，则认为是一次严重卡顿。

注解：为什么是两次vsync？GPU一般是3重缓冲buffer，当前帧已占用一个buffer，即剩余2缓冲buffer，人眼一般可容忍2帧延迟。

为什么是两帧电影帧耗时？低于24帧画面，人眼就能感知到画面不连续性，电影一般都是24帧。即电影帧耗时1000ms/24=41.67ms，两帧电影帧耗时也就是41.67ms*2，三帧电影帧耗时是41.67ms*3。

PerfDog Jank计算方法：

同时满足两条件，则认为是一次卡顿Jank.

Display frameTime>前三帧平均耗时2倍。

Display frameTime>两帧电影帧耗时 (1000ms/24*2=84ms)。

同时满足两条件，则认为是一次严重卡顿BigJank.

Display frameTime >前三帧平均耗时2倍。

Display frameTime >三帧电影帧耗时(1000ms/24*3=125ms)。

Google-Jank如图：

PerfDog-Jank如图：

真实测试frameTime计算Jank，如下图：

PerfDog-Jank如图：

备注：帧率低，并不是顿卡，如帧率都是只有几帧了，还有什么顿卡而言？

目前主流游戏对比Jank如下：

PerfDog-web平台

第五部分：影响

从前面的知识了解到frameTime、FPS、流畅度和Jank之间的紧密联系后，就可以顺其自然得出我们的结论：APP和游戏到底需不需要关注Jank卡顿呢？答案是需要的，并且还是着重关注！理由如下：

游戏方面

游戏流畅度是最影响使用者真实的体验的，所以需要着重关注FPS和Jank。

备注：比如游戏中已预知的卡顿，如新UI弹出等造成卡顿，可认为是干扰，需要剔除，不应算在Jank，可通过web云上，框选右键删除干扰数据。

APP方面

APP也需要关注FPS及Jank。只是需要区分使用场景，如：

1) 静态页面窗口

只需关注FPS，理论FPS应该为0，否则，说明有冗余刷新，容易引起手机发热及耗电。

2) 有滚动动画页面窗口

只需关注FPS，FPS处于合适值即可，无需高频刷新。

3) 快速滑动页面窗口。

需要关注FPS和Jank。手机交互灵敏度就是来源于此，Android系统才出黄油计划Jank。一般滑动状态下，帧率越高越好，Jank越小越好。

4) 播放视频页面窗口。

需要关注FPS和Jank，视频卡顿直接影响用户。视频一般帧率18-24帧，Jank=0。比如微信播放视频、视频播放器等。

通过这五部分的讲解，相信我们大家可以清楚的了解Jank卡顿对于APP&游戏的重要，以及其关注的侧重点，PerfDog正是是致力于为游戏&应用提升品质。