android fps测试源码,一道Android OpenGL笔试题

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-10-05 04:58 176阅读 0赞

题目

设计一个Android平台的Gallery组件，要求Gallery中每个item内的图片显示达成有效显示的最大精度，并保证Gallery在滚屏时能够全60FPS帧率地及时显示出加载的图片。请详细说明实现架构、关键技术点及APIs。

约束条件：GPU空间传输通道带宽较小，对于400\*400pixel尺寸的图像而言，一次传输耗时超过30ms。

答案

当时设计的答案如下：

1. Gallery组件类图

Gallery组件类图设计如下图所示，其中:

GalleryView为自定义Gallery组件视图;

GalleryRenderer为GLSurfaceView的Renderer.

AbstractImage为抽象的ImageView基类，子类继承实现loadGLTexture和Draw

DataCache为图片缓存类，NetworkHelper为NetWork模块的管理类，负责图片的下载.

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2. 关键技术点及相关API设计

2.1 最大精度下60fps帧率显示图片

方案1： VBO/FBO方案

VBO(Vertex Buffer Array)： OpenGL存储顶点数据的高速缓存，可减少渲染时间，相关APIs如下(OpenGL ES 2.0以上)

GLES20.glGenBuffers(1, vboId, 0);//申请

GLES20.glBindBuffer(GLES30.GL\_ARRAY\_BUFFER, vboId\[0\]);//绑定

GLES20.glBufferData(GLES30.GL\_ARRAY\_BUFFER, vertexBuffer.capacity() \* 4,vertexBuffer,GLES30.GL\_STATIC\_DRAW);//存储

GLES20.glBindBuffer(GLES30.GL\_ARRAY\_BUFFER, 0);

PBO(Pixel Buffer Object)：OpenGL存储像素数据的高速缓存，可实现快速的像素数据传递，减少数据的拷贝/传递时间，相关APIs如下(OpenGL ES 3.0以上)

GLES30.glReadBuffer(GLES30.GL\_BACK); //set framebuffer to read from

GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL\_PIXEL\_PACK\_BUFFER, mPboHandleContainer\[0\]); // bind pbo

GLES30.glReadPixels(0, 0, width, height, GLES30.GL\_RGBA, GLES30.GL\_UNSIGNED\_BYTE, pboByteBuffer); // read pixels

ByteBuffer byteBuffer =((ByteBuffer) GLES30.glMapBufferRange(GLES30.GL\_PIXEL\_PACK\_BUFFER, 0, 4 \* mWidth \* mHeight,

GLES30.GL\_MAP\_READ\_BIT)).order(ByteOrder.nativeOrder()); // map pbo to bb

GLES30.glUnmapBuffer(GLES30.GL\_PIXEL\_PACK\_BUFFER);// unmap pbo

GLES30.glBindBuffer(GLES30.GL\_PIXEL\_PACK\_BUFFER, 0);// unbind pbo

PBO DMA异步快速传递原理及多缓存对象设计

如下面两图所示，其中上图是传统的方法从图像源载入图像数据到纹理对象的过程，像素数据首先存到系统内存中，接着使用glTexImage2D将数据从系统内存拷贝到纹理对象，包含的两个子过程均需要有CPU执行；而下图中，像素数据是直接载入到PBO中，这个过程仍需要CPU来执行，但是从数据从PBO到纹理对象的过程则由GPU来执行DMA，不需要CPU参与。而且opengl可安排异步DMA，不必马上进行像素数据的传递。因此，相比而言，下图中的glTexImage2D立即返回而不是马上执行，这样CPU可以执行其它的操作而不需要等待像素数据传递的结束。

![5a63f883e31deb90c1fc8597f3186e24.png][]

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如下图所示表示同时使用了两个PBO。在glTexSubImage2D将像素数据从PBO拷贝出来的同时，另一份像素数据写进了另一个PBO。即在第n帧时，PBO1用于glTexSubImage2D，而PBO2用于生成一个新的纹理对象了。再到n+1帧时，两个PBO则互换了角色。由于异步DMA传递，像素数据的更新和拷贝过程可同时进行，即CPU将纹理源更新到PBO，同时GPU将从另一PBO中拷贝出纹理，从而提高处理速度。

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参考(图片来源)

方案二：Triple-Buffering等

Triple-Buffering基本思路：

frame N正在显示时，frameN+1已经缓存并准备好(Only ready to show)，frameN+2已经开始获取

纹理索引基本思路：

所有图片都对应一个索引值，cache on memory，preloading，滑动时快速切换索引

2.2 Gallery组件架构

Gallery组件是一个独立的模块，前期设计时需考虑后期的可维护性性及可可扩展性等进行综合考虑，

例如Gallery中图片的来源，可能来自本地或者网络下载，这样设计时需要将图片加载的模块单独抽离出来以便可扩展性等; 同时，从框架上考虑，Android组件的设计在具体情况下可考虑MVC/MVP等模式，这样不仅便于后期可维护可扩展，另外也能很好的将Model、View和Control/Presenter分离.

思考/讨论

由于该题是OpenGL题目，所以笔者在回答时重点侧重在图片的显示上，而对图片的加载直接忽略掉了，后面想一下，还是在上述答案中加上对Android中图片下载的多级缓存设计会比较好。

OpenGL渲染深入

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By SkySeraph-2016

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