影响用户流畅体验APP&游戏的因素有哪些?

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用户在使用APP/游戏体验的过程中,常常会产生新画面刷新不稳定、视觉感官画面不连贯、游戏画面缓冲耗时、帧数低操作延迟等明显的卡顿问题,那么具体的影响因素是什么呢?我们从FrameTime、FPS、流畅度、Jank这几个常见参数的角度,来深层次分析其中的性能问题,便于大家后期提升APP应用及游戏性能和品质。

一、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。所以大家可以直接通过Frametime来判断测试过程中是否出现卡顿。

二、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:

1、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可以看出,左边高帧率FPS=40帧率中出现一次FrameTim>=180ms,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可以看出,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。

2、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。

三、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。这个时候就会出现用户体验的卡顿感。

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。

四、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41.67ms2,三帧电影帧耗时是41.67ms3。

PerfDog Jank计算方法:

同时满足两条件,则认为是一次卡顿Jank.

①Display FrameTime>前三帧平均耗时2倍。

②Display 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.

①Display FrameTime >前三帧平均耗时2倍。

②Display 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

从前面的内容,我们了解到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:

1、游戏方面

游戏流畅度是最影响用户体验的,所以需要重点关注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。

2、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。

通过上面的内容分析,相信大家可以很清楚的了解到影响APP应用&游戏体验的性能参数,以及在上线前后的测试工作中需要关注的侧重点。PerfDog是腾讯WeTest客户端性能测试工具,能快速定位分析性能问题,致力于为APP应用及游戏性能提升品质。

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