【厚積薄發(fā)】為什么Android游戲畫面在30幀運行時有抖動現(xiàn)象

這是第450篇UWA技術知識分享的推送，精選了UWA社區(qū)、UWA AI問答的熱門話題等技術知識點，助力大家更全面地掌握和學習。

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本期目錄：

• 為什么Android游戲畫面在30幀運行時有抖動現(xiàn)象
  

• 團結引擎VS Skinning開啟ENABLE_VS_SKINNING_MORE_BONES后，性能反而下降

From UWA AI 問答

Q1：Android平臺下，游戲以30幀運行時，即便整體性能穩(wěn)定，仍普遍存在畫面抖動現(xiàn)象，想探討一下這可能是由于什么原因造成的？

A：畫面抖動（Jitter）是Android平臺30幀游戲中常見但易被忽視的問題，即便整體FPS穩(wěn)定，仍可能因以下原因導致視覺上的不流暢或抖動感：

1. 幀生成時間不均勻（Frame Pacing問題）

這是最核心的原因。即使平均幀率為30FPS，若幀的生成間隔不均勻（如一幀耗時28ms，下一幀耗時38ms），會導致視覺上出現(xiàn)“微卡頓”或“抖動”。Android設備尤其在高刷新率屏幕（如90Hz、120Hz）下，若未正確配置幀同步策略，GPU與顯示子系統(tǒng)之間的幀提交節(jié)奏失配，極易引發(fā)此問題。

解決方案：

• 確保關閉Optimized Frame Pacing（部分模擬器和低端設備存在兼容性問題，實測可緩解抖動）。

• 使用Choreographer回調來對齊VSync信號，確保幀更新時機精準。

• 在Unity中，避免僅依賴Application.targetFrameRate=30，因其在動態(tài)刷新率設備上可能導致幀率倍數(shù)下降（如從30→15）。

可結合定時重設幀率策略：

IEnumerator SetFrameRatePeriodically()
{
    while (true)
    {
        yield return new WaitForSeconds(10);
        Application.targetFrameRate = 31;
        yield return new WaitForSeconds(0.1f);
        Application.targetFrameRate = 30;
    }
}

2. GPU與CPU工作負載波動引起幀時間波動

即使平均性能達標，若每幀CPU或GPU耗時波動大（如某些幀CPU耗時接近33ms，其他幀僅15ms），會造成幀間隔不一致，表現(xiàn)為抖動。

排查建議：

• 使用UWA GOT Online的CPU每幀耗時曲線、>40ms幀數(shù)占比指標，分析是否存在高波動性。

• 檢查是否存在偶發(fā)性任務（如GC、資源加載、邏輯計算集中爆發(fā)），導致單幀驟增。

3. 渲染管線與垂直同步機制沖突

Android設備廠商常自定義顯示策略，部分機型在非原生刷新率（如60Hz設備跑30Hz）時，系統(tǒng)VSync調度可能出現(xiàn)偏差，導致幀呈現(xiàn)時間錯位。

優(yōu)化方向：

• 避免頻繁切換目標幀率，保持幀率恒定。

• 在支持的設備上嘗試使用SurfaceFlinger相關調試工具觀察實際顯示幀時序。

• 若使用自定義渲染管線，檢查后處理、陰影等異步操作是否引入延遲。

4. 輸入與渲染不同步

觸摸輸入更新頻率（通常60Hz或更高）與30Hz渲染不同步，可能導致操作反饋延遲感疊加視覺抖動。

改進措施：

• 盡量將關鍵UI更新與渲染幀對齊。

• 對高頻輸入做插值或預測處理，提升交互平滑度。

綜上，畫面抖動多源于幀間時間不一致性而非平均幀率不足。建議優(yōu)先通過UWA性能報告中的Jank均值、>40ms幀數(shù)占比及CPU每幀耗時曲線進行量化分析，并針對性優(yōu)化幀生成節(jié)奏與負載均衡。

Q2：有什么解決方案？

A：針對Android平臺30幀下畫面抖動問題，可采取以下系統(tǒng)性解決方案：

1. 精準控制幀率同步（核心措施）

• 關閉Optimized Frame Pacing：該功能在部分設備（如MuMu模擬器）存在兼容性問題，易導致幀提交延遲。在Player Settings中禁用此選項可顯著改善抖動。

• 使用Choreographer對齊VSync：通過Android原生API確保每幀更新與系統(tǒng)刷新信號同步，避免因調度偏差導致的幀間隔不均。

• 周期性重設目標幀率：應對動態(tài)刷新率設備（如120Hz降為60Hz時30幀變15幀），可定時重置targetFrameRate以強制系統(tǒng)重新計算：

IEnumerator SetFrameRate()
{
    while (true)
    {
        yield return new WaitForSeconds(10);
        Application.targetFrameRate = 31;
        yield return new WaitForSeconds(0.1f);
        Application.targetFrameRate = 30;
    }
}

2. 優(yōu)化渲染負載與資源管理

• 降低GPU Skin等高負載特效密度：大量骨骼蒙皮或復雜Shader會加劇幀間波動，建議在低端設備上動態(tài)降級。

• 使用RenderTexture替代Varying插值寫回：避免Shader頻繁讀寫主存造成帶寬壓力，將所需參數(shù)繪制到GlobalTexture中復用。

• 調整Graphics Quality設置：關閉非必要的后處理效果（如動態(tài)陰影、抗鋸齒），減少單幀渲染開銷。

3. 避免運行時性能突變

• 防止GC集中觸發(fā)：減少堆內存分配，避免匿名函數(shù)、裝箱操作；使用對象池管理高頻創(chuàng)建/銷毀對象。

• 異步加載資源：通過AssetBundle或Addressables分幀加載，避免單幀卡頓。

• 限制后臺下載并發(fā)數(shù)：若使用BackgroundDownload，應采用任務隊列+線程池模式，控制同時下載數(shù)量（如≤5個），防止IO阻塞主線程。

4. 監(jiān)控與驗證工具

• 使用UWA GOT Online報告分析CPU耗時曲線、>40ms幀占比和Jank指標，定位幀時間波動源頭。

• 啟用UWA本地資源檢測，排查冗余Shader變體或大紋理占用。

• 在真機環(huán)境中啟用Perfetto或Systrace，觀察SurfaceFlinger合成節(jié)奏是否穩(wěn)定。

綜上，解決抖動需從幀生成節(jié)奏控制、負載均衡和系統(tǒng)兼容性適配三方面入手，優(yōu)先確保幀間隔一致性，再逐步優(yōu)化資源與邏輯開銷。

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From問答社區(qū)

Q：ENABLE_VS_SKINNING關鍵字最多支持單個SkinnedMeshRenderer 64根骨骼，所以需要使用ENABLE_VS_SKINNING_MORE_BONES。測試60個單位每個單位骨骼150+，開啟后，iPhone XR幀率只有5fps，未開啟時幀率20

fps，產(chǎn)生了負優(yōu)化，會是什么原因？

A： 使用UWA AI問答的功能嘗試解讀這個問題。

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問題分析：

1. 頂點著色器計算量激增

• 開啟ENABLE_VS_SKINNING_MORE_BONES后，Unity會切換到更復雜的頂點著色器路徑，以處理每頂點更多骨骼影響。

• 每個頂點的蒙皮計算為：輸出位置 = Σ(權重_i × 骨骼變換矩陣_i × 本地位置)。當單個模型骨骼數(shù)達150+，即使每個頂點僅受4根骨骼影響，GPU仍需加載并計算大量骨骼矩陣。

• 這導致：

• • ALU指令數(shù)大幅上升，超出移動端GPU執(zhí)行能力；

  • 顯存帶寬壓力劇增，頻繁讀取骨骼矩陣紋理或UBO；

  • 著色器編譯生成低效代碼，尤其在舊版Metal/OpenGL ES驅動下。

2. 硬件性能瓶頸凸顯

• iPhone XR搭載A12芯片，其GPU性能有限，尤其對高ALU和帶寬需求場景敏感。

• 60個單位×150+骨骼 → 總骨骼數(shù)超9000，遠超常見角色批次規(guī)模。

• GPU每幀需完成：

• • 數(shù)千個骨骼矩陣上傳（若未合批）；

  • 大量頂點著色器并行運行；

  • 渲染管線等待數(shù)據(jù)就緒，造成Gfx.WaitForPresentOnGfxThread延遲飆升。

3. Unity內置GPU Skinning機制缺陷

• Unity原生的GPU Skinning（含ENABLE_VS_SKINNING系列宏）在移動平臺優(yōu)化不足：

• • 未有效利用現(xiàn)代API（如Metal Argument Buffers）減少綁定開銷；

  • 缺乏對實例化與多對象批量處理的深度整合；

  • 在復雜角色場景下，反而增加CPU-GPU同步負擔。

優(yōu)化建議：

優(yōu)先關閉ENABLE_VS_SKINNING_MORE_BONES，采用替代方案。

1. 降低骨骼數(shù)量（資源層）

• 與美術協(xié)作，通過減骨工具將非關鍵區(qū)域骨骼合并或移除；

• 目標控制單模型骨骼數(shù)在75以內，確保可使用標準ENABLE_VS_SKINNING路徑。

2. 使用自定義GPU Instancing + GPU Skinning

• 參考UWA開源方案，實現(xiàn)基于Compute Shader的骨骼動畫計算；

• 結合GPU Instancing批量渲染相同怪物類型，顯著降低DrawCall與動畫更新開銷；

• 可同時規(guī)避Animator.Update和MeshSkinning.Update的CPU瓶頸。

3. 啟用QualitySettings.skinWeights = 4 Bones并導入時鎖定

• 在Model Import Settings中設置Skin Weights為Standard (4 Bones)，避免運行時冗余計算；

• 禁止使用Auto模式導致動態(tài)降級開銷。

4. 控制屏幕內更新范圍

• 設置SkinnedMeshRenderer.updateWhenOffscreen = false，停用屏幕外角色的動畫計算；

• 配合LOD系統(tǒng)，在遠處使用簡化骨骼版本。

5. 考慮動畫共享技術

• 對同類角色，使用統(tǒng)一動畫狀態(tài)源，其它實例通過CopyPose復用結果；

• 可結合對象池管理，進一步減少Animator組件數(shù)量。

?? 注意：ENABLE_VS_SKINNING_MORE_BONES應僅用于極少數(shù)特例角色，且需嚴格測試目標設備表現(xiàn)。常規(guī)項目不建議開啟。

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https://answer.uwa4d.com/question/68f9a7c9244ce21ce9ec0937

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封面圖來源于網(wǎng)絡

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