c++ - 直线运动卡顿

Question

我使用 ID3DXSprite 在 Direct3D9 中创建了简单的、帧无关的、可变时间步长的线性运动。大多数用户不会注意到它，但在某些(包括我的)计算机上，它经常发生，有时会出现很多断断续续的情况。

• 在启用和禁用 VSync 时会出现卡顿现象。

• 我发现 OpenGL 渲染器中也会发生同样的情况。

• 这不是 float 问题。

• 似乎问题只存在于AERO Transparent Glass 窗口模式(在全屏、无边框全屏窗口或禁用 aero 时很好或至少不太明显)，当窗口丢失时更糟专注。

编辑:

帧增量时间不会超出 16 .. 17 毫秒的范围，即使发生卡顿也是如此。

似乎我的帧增量时间测量日志代码被窃听了。我现在修好了。

• 通常启用 VSync 的帧渲染时间为 17 毫秒，但有时(可能发生断断续续时)它会跳到 25-30 毫秒。

(我只在应用程序退出时转储日志一次，而不是在运行、渲染时转储，所以它不影响性能)

    device->Clear(0, 0, D3DCLEAR_TARGET, D3DCOLOR_ARGB(255, 255, 255, 255), 0, 0);

    device->BeginScene();

    sprite->Begin(D3DXSPRITE_ALPHABLEND);

    QueryPerformanceCounter(&counter);

    float time = counter.QuadPart / (float) frequency.QuadPart;

    float deltaTime = time - currentTime;

    currentTime = time;

    position.x += velocity * deltaTime;

    if (position.x > 640)
        velocity = -250;
    else if (position.x < 0)
        velocity = 250;

    position.x = (int) position.x;

    sprite->Draw(texture, 0, 0, &position, D3DCOLOR_ARGB(255, 255, 255, 255));

    sprite->End();

    device->EndScene();

    device->Present(0, 0, 0, 0);

由于 Eduard Wirch 和 Ben Voigt 修复了定时器(虽然它没有解决最初的问题)

float time()
{
    static LARGE_INTEGER start = {0};
    static LARGE_INTEGER frequency;

    if (start.QuadPart == 0)
    {
        QueryPerformanceFrequency(&frequency);
        QueryPerformanceCounter(&start);
    }

    LARGE_INTEGER counter;

    QueryPerformanceCounter(&counter);

    return (float) ((counter.QuadPart - start.QuadPart) / (double) frequency.QuadPart);
}

编辑#2:

到目前为止，我尝试了三种更新方法:

1)可变时间步

    x += velocity * deltaTime;

2)固定时间步

    x += 4;

3)固定时间步长+插值

    accumulator += deltaTime;

    float updateTime = 0.001f;

    while (accumulator > updateTime)
    {
        previousX = x;

        x += velocity * updateTime;

        accumulator -= updateTime;
    }

    float alpha = accumulator / updateTime;

    float interpolatedX = x * alpha + previousX * (1 - alpha);

所有方法的工作原理几乎相同，固定时间步长看起来更好，但依赖于帧率并不是一个很好的选择，它也不能完全解决问题(仍然很少时不时地跳跃(断断续续))。

到目前为止，禁用 AERO Transparent Glass 或进入全屏只是显着的积极变化。

我正在使用 NVIDIA 最新的驱动程序 GeForce 332.21 驱动程序 和 Windows 7 x64 Ultimate。

Answer 1

部分解决方案是一个简单的精度数据类型问题。将速度计算换成一个常量，你会看到极其流畅的运动。分析计算表明您正在存储 QueryPerformanceCounter() 的结果在漂浮物内。 QueryPerformanceCounter()返回一个在我的电脑上看起来像这样的数字:724032629776 .这个数字至少需要存储 5 个字节。 float怎么过使用 4 个字节(实际数字只有 24 位)来存储值。因此，当您转换 QueryPerformanceCounter() 的结果时，精度会丢失至 float .有时这会导致 deltaTime零导致口吃。

这部分解释了为什么有些用户没有遇到此问题。这完全取决于 QueryPerformanceCounter() 的结果。确实适合 float .

这部分问题的解决方法是:使用double (或者按照 Ben Voigt 的建议:存储初始性能计数器，并在转换为 float 之前从新值中减去它。这至少会给你更多的空间，但最终可能会再次达到 float 分辨率限制，当应用程序运行时间较长(取决于性能计数器的增长速度)。

修复此问题后，卡顿现象减轻了很多，但并未完全消失。分析运行时行为表明，有时会跳过一个帧。应用程序 GPU 命令缓冲区由 Present 刷新但是当前命令保留在应用程序上下文队列中，直到下一个垂直同步(即使 Present 在垂直同步(14 毫秒)之前很久就被调用了)。进一步的分析表明，后台进程 (f.lux) 告诉系统偶尔设置 Gamma 斜坡。此命令要求整个 GPU 队列在执行之前干涸。可能是为了避免副作用。这个 GPU 刷新是在“present”命令被移动到 GPU 队列之前开始的。系统阻塞视频调度，直到 GPU 耗尽。这一直持续到下一个 vsync。所以当前数据包直到下一帧才被移动到 GPU 队列。可见的效果:口吃。

您不太可能也在计算机上运行 f.lux。但您可能正在经历类似的后台干预。您需要自己在系统上寻找问题的根源。我写了一篇关于如何诊断跳帧的博文:Diagnose frame skips and stutter in DirectX applications .您还会在那里找到将 f.lux 诊断为罪魁祸首的整个故事。

但是，即使您找到了跳帧的根源，我怀疑在启用 dwm 窗口合成时您能否达到稳定的 60fps。原因是，您没有直接在屏幕上绘图。但是你绘制到 dwm 的共享表面。由于它是一个共享资源，它可以被其他人锁定任意时间，使您无法为您的应用程序保持稳定的帧速率。如果你真的需要一个稳定的帧率，全屏，或者禁用窗口合成(在 Windows 7 上。Windows 8 不允许禁用窗口合成):

#include <dwmapi.h>
...
HRESULT hr = DwmEnableComposition(DWM_EC_DISABLECOMPOSITION);
if (!SUCCEEDED(hr)) {
   // log message or react in a different way
}