如何制作基本的 FPS 计数器？

Question

我试图在我的立方体渲染程序中显示我的每秒帧数。我想看看它的表现。那么，我该怎么做呢？我已经对此进行了研究，但我看到的示例要么使用了多个类但仍然不起作用，要么它们使用了我没有的库。有没有办法通过使用像 ctime 这样的预安装库来获得 FPS？我在 C++ 中使用 OpenGL。

这是我的（空）函数：

void GetFPS()
{

}

然后我在我的渲染函数中显示我的 FPS：

std::cout << xRot << " " << yRot << " " << zRot << " " << FPS << "\n"; //xRot, yRot, and zRot are my cube's rotation.

我的程序设置为 60FPS，但我想查看实际的 FPS，而不是设置的值。

Answer 1

只需保存渲染场景前后的时间"ticks"，然后进行简单计算。

这是一个使用 <ctime> 的 clock() 函数的示例。（请注意 clock() 在不同平台上的工作方式不同）

clock_t current_ticks, delta_ticks;
clock_t fps = 0;
while(true)// your main loop. could also be the idle() function in glut or whatever
{
    current_ticks = clock();

    render();

    delta_ticks = clock() - current_ticks; //the time, in ms, that took to render the scene
    if(delta_ticks > 0)
        fps = CLOCKS_PER_SEC / delta_ticks;
    cout << fps << endl;
}

Answer 2

您必须使用 clock() 对 2 个不同的时间间隔进行采样但是注意到有几个问题：

时钟的分辨率是几毫秒（您可以使用 std::chrono 等解决方法，但是根据实施情况，即使 chrono 也可能没有那么高的分辨率。在我的 GCC 4.9.1 PC 上，我从来没有得到比即使 std::chrono.
通常使用 clock() 你会得到 0 很多次，有时你会测量实时（在我的例子中它只跳了 15/16 毫秒）
除非您使用垂直同步 (vsync)，否则您将不会测量实际帧时间，而只会测量渲染循环中花费的 CPU 时间（要激活垂直同步，您必须使用 OS 函数或例如使用像 SDL 这样提供可移植跨平台实现的库）
要测量实际渲染时间，您可以使用 GL 的时间查询（您可能在任何时候都只有 1 个计时器绑定，因此如果您测量帧率，则无法测量渲染特定内容需要多长时间）。
不要测量 FPS（除非您只想向用户展示它），而是以毫秒为单位测量帧时间，这样可以更直观地估计性能。（你知道从 100 到 80 FPS 是 2.5 毫秒的差异，从 40 到 20 FPS 是 25 毫秒的差异！）

这样做：

double clockToMilliseconds(clock_t ticks){
    // units/(units/time) => time (seconds) * 1000 = milliseconds
    return (ticks/(double)CLOCKS_PER_SEC)*1000.0;
}
//...

clock_t deltaTime = 0;
unsigned int frames = 0;
double  frameRate = 30;
double  averageFrameTimeMilliseconds = 33.333;

while(rendering){

    clock_t beginFrame = clock();
    render();
    clock_t endFrame = clock();

    deltaTime += endFrame - beginFrame;
    frames ++;

    //if you really want FPS
    if( clockToMilliseconds(deltaTime)>1000.0){ //every second
        frameRate = (double)frames*0.5 +  frameRate*0.5; //more stable
        frames = 0;
        deltaTime -= CLOCKS_PER_SEC;
        averageFrameTimeMilliseconds  = 1000.0/(frameRate==0?0.001:frameRate);

        if(vsync)
            std::cout<<"FrameTime was:"<<averageFrameTimeMilliseconds<<std::endl;
        else
           std::cout<<"CPU time was:"<<averageFrameTimeMilliseconds<<std::endl;
    }
}

上面的代码在你做一些需要几秒钟的事情时也有效。我做了一个每秒更新一次的计算，你也可以更频繁地更新它。（请注意，我在大多数需要 FPS 的项目中都使用了该代码）

Answer 3

只需在任何循环中调用它即可测量每秒的调用次数。

#include <chrono>

void printFPS() {
    static std::chrono::time_point<std::chrono::steady_clock> oldTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    static int fps; fps++;

    if (std::chrono::duration_cast<std::chrono::seconds>(std::chrono::high_resolution_clock::now() - oldTime) >= std::chrono::seconds{ 1 }) {
        oldTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        std::cout << "FPS: " << fps <<  std::endl;
        fps = 0;
    }
}

Answer 4

如果您只是为了打印它而测量 FPS，您可以使用 std::chrono 因为它测量挂钟。使用 std::clock() 会得到比 std::chrono 更准确的值，因为它测量的是处理时间，但您可能不想以如此高的精度打印 FPS。

下面的解决方案使用 std::chrono 来计算程序的正常运行时间并在每次帧更新后递增帧计数器。将帧计数器除以程序的正常运行时间即可得到 FPS。

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <thread>

using namespace std::chrono;

steady_clock::time_point first_tp;
unsigned long frame_count = 0;

duration<double> uptime()
{
    if (first_tp == steady_clock::time_point{})
        return duration<double>{ 0 };

    return steady_clock::now() - first_tp;
}

double fps()
{
    const double uptime_sec = uptime().count();

    if (uptime_sec == 0)
        return 0;

    return frame_count / uptime_sec;
}

void time_consuming_function()
{
    std::this_thread::sleep_for(milliseconds{ 100 });
}

void run_forever()
{
    std::cout << "fps at first: " << fps() << '\n';

    first_tp = std::chrono::steady_clock::now();

    while (true)
    {
        std::cout << "fps: " << fps() << '\n';
        
        time_consuming_function();

        frame_count++;
    }
}

int main()
{
    run_forever();
}

运行它在我的机器上产生：

$ ./measure_fps
fps at first: 0
fps: 0
fps: 9.99108
fps: 9.99025
fps: 9.98997
fps: 9.98984

而将其调整为 std::clock() 会得到

$ ./measure_fps
fps at first: 0
fps: 0
fps: 37037
fps: 25316.5
fps: 23622
fps: 22346.4

如何制作基本的 FPS 计数器？

How to Make a Basic FPS Counter?

c++

opengl

frame-rate