游戏开发技术--LOD自动降档（Lua）

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一、设计意图

在游戏开发过程中，凡是需要设计一些优化策略，以保证游戏的流畅体验。
LOD自动降档策略就是此中之一，当检测到帧率不达标的时候，可以自动触发画质档位的下降（或者其他优化方案），以保证帧率可以恢复达标的状态。
在游戏中，玩家可以按照需求选择是否开启此项优化功能。
二、设计思路

帧率检测方式：检测当前帧之前必然数量(CheckTotalCount)的游戏帧中，deltaTime超过某一阈值的帧数(DeltaTimeThreshold)，若此帧数过高，超过设定数量（CheckFrameCount），则记为一次不达标。
例如，设定CheckTotalCount = 40，CheckFrameCount = 30，DeltaTimeThreshold = 0.05。
则按照策略，在某一检测帧之前的40帧内，如果有75%的帧与前一帧的间隔时间（dt）超过0.05秒，则可以把这40帧标识表记标帜为一次不达标的段。
若不达标的次数在监测范围内超过可容忍的次数, 则进行档位自适应调整。


三、实现方式

注意：代码中使用了本身实现的Update模块，可以对指定的Tick函数进行注册和注销，以实现游戏中的更新逻辑。有机会我会对此模块进行介绍，读者可以按照自身的情况实现本身的更新函数。

1. --[[引入Update模块]]--
2. local LuaUpdater = require ”Main/LuaUpdater”
4. --[[相关配置]]--
5. local DeltaTimeThreshold = 0.05 --检测达成降档的DT阈值
6. local CheckTotalCount = 40; -- 当前帧之前，需要统计DT状态的帧数
7. local CheckFrameCount = 30; -- 需要统计的帧数中，DT高于阈值的数量
8. local FRFailTolerateTimes = 3;   -- 帧率检测到不达标的容忍次数
9. local TotalCheckTick = 3000; -- 持续检测帧率的最大次数
11. --[[定义变量]]--
12. local OptimizeController = {}
13. local private =
14. {
15.     --bool队列，统计当前帧前CheckTotalCount个帧是否为不达标的帧
16.     reachQueue = { head = 1, tail = 1, size = 0, capacity = CheckTotalCount, array = {}, },
17.     --计时队列，统计不达标段的记录时间（帧号）
18.     frFailTickQueue = { head = 1, tail = 1, size = 0, capacity = FRFailTolerateTimes, array = {}, },
19.     reachCount = 0, --统计不达标的帧数
20.     frameCheckTick = 0, --更新函数的计时（帧号）
21. }
23. --[[外部接口，开启或封锁]]--
24. function OptimizeController.EnableAdaptiveLOD(enable)
25.     if enable then
26.         private.StartFrameCheck()
27.     else
28.         private.StopFrameCheck()
29.     end
30. end
32. --[[内部实现]]--
33. function private.StartFrameCheck()
34.     --开启更新
35.     LuaUpdater.StartRealTimeUpdate(private.Tick)
36.     --重置变量
37.     private.ClearQueue(private.reachQueue)
38.     private.ClearQueue(private.frFailTickQueue)
39.     private.reachCount = 0
40.     private.frameCheckTick = 0
41. end
43. function private.StopFrameCheck()
44.     --封锁更新
45.     LuaUpdater.StopRealTimeUpdate(private.Tick)
46. end
48. function private.Tick(deltaTime)
49.     private.frameCheckTick = private.frameCheckTick + 1
51.     --如果队列满了，需要出队
52.     if private.reachQueue.size == CheckTotalCount then
53.         if private.Dequeue(private.reachQueue) then
54.             private.reachCount = private.reachCount - 1
55.         end
56.     end
58.     local reach = deltaTime >= DeltaTimeThreshold
59.     private.Enqueue(private.reachQueue, reach) --记录是否达标的状态，reach == true 代表不达标
60.     if not reach then
61.         --当前帧如果没有呈现未达标的情况，可以跳出
62.         return
63.     end
65.     private.reachCount = private.reachCount + 1
66.     if private.reachCount < CheckFrameCount then
67.         --还未达到帧率不达标的情况，可以跳出
68.         return
69.     end
70.    
71.     --已经触发不达标段的计数，可以从头进行统计了
72.     private.ClearQueue(private.reachQueue)
73.     private.reachCount = 0
75.     --判断此次触发是否咋在统计的时间范围内
76.     if private.frFailTickQueue.size == FRFailTolerateTimes
77.         and private.frameCheckTick - private.Dequeue(private.frFailTickQueue) < TotalCheckTick then
78.         private.ClearQueue(private.frFailTickQueue)
79.         private.frameCheckTick = 0
80.         --[[
81.             此处调用本身项目内实现的挡位调节方式
82.         ]]--
83.     else
84.         private.Enqueue(private.frFailTickQueue, private.frameCheckTick)
85.     end
86. end
88. --[[队列操作]]--
89. function private.Enqueue(queue,item)
90.     if queue.size == queue.capacity then
91.         return
92.     end
93.     queue.array[queue.tail] = item
94.     queue.tail = queue.tail % queue.capacity  + 1
95.     queue.size = queue.size + 1
96. end
98. function private.Dequeue(queue)
99.     if queue.size <= 0 then
100.         return nil
101.     end
102.     local item = queue.array[queue.head]
103.     queue.array[queue.head] = nil
104.     queue.head = queue.head % queue.capacity + 1
105.     queue.size = queue.size - 1
106.     return item
107. end
109. function private.ClearQueue(queue)
110.     table.clearArray(queue.array)
111.     queue.head = 1
112.     queue.tail = 1
113.     queue.size = 0
114. end
116. return OptimizeController

复制代码

可以直接Require此模块进行使用

1. local ctrl = require ”OptimizeController”
2. ctrl.EnableAdaptiveLOD(true)   --开启功能
3. ctrl.EnableAdaptiveLOD(false)  --封锁功能

复制代码