如何运用ADPF技术实现卓越图形效果

作者：Arm 战略与生态部游戏内容开发工程师 Patrick Wang

什么是 ADPF？

安卓动态性能框架 (Android Dynamic Performance Framework, ADPF) 技术可为开发者提供更多的设备信息，使其能够在应用的整个生命周期内把控性能稳定性与资源使用。移动设备的热信息至关重要，此前开发者需通过每秒帧数 (FPS) 与电池耗电来推断设备的发热情况。有了实时的热信息细节，开发者在电池过热且系统开始被动地节制性能前，就能主动调整应用内容来减缓热量积聚。今年稍早，Google 在 GitHub 上发布了 ADPF 的虚幻引擎插件，开发者可以立即启用 ADPF 提供的功能。一经成功安装，应用在预设情况下会依据热量指标调用虚幻引擎中的 SetQualityLevels() 函数来切换可扩展层级，并且动态改变应用的图形设定，以便在运行阶段配合开发者设定的各种层级。

《Mori 林间鼯语》演示

《Mori 林间鼯语》是一款 Arm 内部演示，通过一只在森林中四处奔跑与滑翔的西伯利亚飞鼠，展现最新 Arm Immortalis GPU 的性能与特性。这项计划运用虚幻引擎 5.3 进行开发。游戏开始时飞鼠在树洞里休息，而 Lumen 则模拟全局照明以渲染真实的光线与阴影变化。点击开始之后，飞鼠会进入树叶与地形细节丰富呈现的针叶林中，而玩家的目的则是寻找隐藏的宝藏。森林场景透过 Vulkan 着色器模型5 (Vulkan Shader Model 5)，在移动设备上显示出基于物理表现的渲染 (PBR) 材质与数百万个三角形，而高质量的动态模糊则强化了图形，达到游戏主机级别的品质。

这款游戏有四个级别的图形质量可选：顶级、高级、中级与低级。游戏会根据选定的级别设定各种图形参数，例如树叶、视距、阴影、后期与纹理。以下的示意图则显示在每个设定下对应的视觉表现。

你可以观察到在“顶级”设定中，有着显而易见的景深效果。把设定降至“高级”时，右边的灌木在细节程度有些调整。设成“中级”时，阴影会比较粗略，而屏幕的百分比也会引起锯齿现象。“低级”的设定会导致光线、树叶效果与清晰度大幅下降。整体来说，最好是把图形质量设定保持在“中级”及以上，玩家方可充分享受游戏，且不牺牲视觉体验。

在 vivo X90S 与 X100 手机上进行 30 分钟的游戏测试期间，玩家并未调整图形设定，全程以“顶级”质量体验游戏。如同下图所示，Headroom 快速累积，而帧率则大幅波动。手机在五分钟后会过热，并自动节制运行频率，导致帧率下降。十分钟之后，Headroom 累积至超过 90%，并引发另一波频率与帧率下降。

图：应用 ADPF 前的性能与设备状态图

扩展性方面的配置

在安装并启用 ADPF 后，游戏会根据预设的 Headroom 尺度切换图形设定。在“顶级”设定中，阴影纹理的尺寸、距离尺度与质量都会设在最高值，后处理的屏幕百分比与光晕质量也一样在最高等级。在“高级”与“中级”配置文件中，阴影纹理的尺寸会减半，质量会相继降低，后处理的屏幕百分比则分别降至 80 与 60，光晕质量也会相应下降。“低级”则把一切设定都降至最低，此时阴影的最大分辨率变成 512，而距离尺度则会减半。后处理的屏幕百分比降为 50，光晕质量变成 1，至于其它所有参数则维持在虚幻引擎预设的设定值。

如下图显示，在自动调整图形设定后，游戏的 Headroom 显著地稳定下来，而 X100 与 X90S 手机分别维持每秒 60 与约 55 的帧数。经过更仔细地检视后，我们发现游戏为了维持每秒帧数并管理发热情况，会快速切换至最低级别的质量设定。尽管这能维持不错的性能，但长期使用低质量的设定并不理想。

图：应用 ADPF 后的性能与设备状态图

开发者在扩展性方面的更多尝试

我们留意到当插件中的默认 Headroom 尺度值超出或降至阈值以下时，它会立即切换图形设置。当图形质量降低，并成功降温后，图形质量可能快速提升，而导致影像出现闪烁。因此，我们把切换逻辑移到游戏层旁边的控制单元，让尺度值变成可以调整，并确保升温与降温不会共享同样的数值，以便使图形质量降级有足够的时间反应对温度造成的影响。

除了上述提到的调整，开发者不仅可以修改 AndroidScalability.ini 文件中的参数，还可以在游戏层为图形设定的切换增加回调。如此一来，我们可以通过调整如 foliage.MinLOD、剔除距离、最大绘制距离、每秒帧数锁定等控制台指令，允许额外的控制选项。

表：推荐的各图形等级的高级设定

图：Blueprint 中每个图形等级的高级设定实例

如下图显示，有了更多详细的控制选项来维持可见的视觉质量，图形设定的降幅最大不会超过“中级”。性能与温度也稳定下来，“顶级”设定的帧率固定在每秒 60 帧，“高级”设定的帧率固定在每秒 45 帧，而“中级”与更低设定的帧率则为每秒 30 帧。

图：应用带有额外配置的 ADPF 后的性能与设备状态图

总结

ADPF 让开发者可以依据手机的情况精细调整并控制图形质量，有效协助保持更佳的游戏体验。它可以预防手机过热，并应对耗电问题，确保整个游戏过程的视觉效果令人满意，同时也不致于让玩家的电池快速耗用完毕。启用了 ADPF 后，我们从 vivo X90S 与 vivo X100 的最后电池放电曲线看到较为缓和的降幅，这代表能耗有所改善。我们建议开发者亲身尝试这个简易且快速的整合流程，仅需少量时间就能显著提升游戏质量。