настроить рендер графического процессора андроид что это
Как ускорить любой телефон Android с помощью секретной настройки
Речь сегодня пойдет о режиме разработчика Android, доступ к функционалу которого может получить абсолютно каждый пользователь устройства этой операционной системы. Для этого лишь нужно активировать этот режим с помощью секретного действия.
Итак, переходим в «Настройки» и открываем пункт «Сведения о телефоне» → «Сведения о ПО».
Находим здесь пункт «Номер Сборки».
Для включения режима разработчика нажимаем на него 7 раз подряд. Система несколько раз оповестит нас о текущем этапе включения режима, после чего уведомит об активации.
Возвращаемся на предыдущую страницу настроек и видим, что в меню появился новый пункт «Параметры разработчика».
Теперь вы можете самостоятельно управлять работой вашего устройства и более гибко настраивать различные параметры системы, такие как:
Настройка графического ускорителя
Ускорить работу системы нам поможет настройка графического ускорителя.
Все приложения, в зависимости от разработчика, могут обрабатываться либо основным процессором, либо графическим ускорителем. С помощью режима разработчика мы можем принудительно зафиксировать устройство на обработку всех приложений с помощью графического ускорителя, тем самым разгрузить основной процессор при работе с приложениями.
Этот пункт находится в меню параметра «Аппаратное ускорение отрисовки», но в зависимости от версии Android и модели вашего устройства, может называться по-разному («Принудительная обработка GPU», «Обработка графическим процессором» или «Ускорение работы GPU»). Его задача – активировать принудительную отрисовку интерфейса приложений с помощью графического процессора.
Единственный недостаток этой функции – незначительное повышение расхода оперативной памяти при работе с приложениями. Но для большинства современных смартфонов, имеющих большой запас оперативной памяти, ради повышения плавности и скорости работы этим вполне можно пренебречь.
Второй пункт, ускоряющий систему – «Отключение аппаратного наложения», который также позволяет подключать ресурсы GPU при компоновке экрана, освобождая основной процессор.
Последний пункт меню параметра «Аппаратное ускорение отрисовки», позволяющий ускорить работу устройства – «Включение 4x MSAA» («Force 4xMSAA»). Настройка добавляет детализации на контурах, снижая рябь, благодаря чему картинка в играх становится более плавной.
Настройка анимации
Еще один пункт меню режима разработчика, с помощью которого можно ускорить работу смартфона – это настройка анимации в параметре «Отрисовка».
По умолчанию на всех Android устройствах пункты «Анимация окон», «Анимация переходов» и «Длительность анимации» установлены на значениях «1Х». Чтобы ускорить работу открытия окон, следует снизить это значение до 0,5 х или даже полностью выключить анимацию.
Этот лайфхак позволит вам снизить время перехода между окнами и вы сразу сможете ощутить разницу в скорости открытия приложений на вашем смартфоне.
Заключение
Теперь вы знаете, как используя скрытые возможности смартфона на Android, можно существенно ускорить его работу. При этом важно учитывать особенности таких параметров как объем оперативной памяти и емкость аккумулятора вашего смартфона, чтобы соблюсти баланс между производительностью и автономностью устройства.
Как заставить рендеринг GPU на Android —
когда Рендеринг с помощью графического процессора добрался до Android, это было ненадежно, если не сказать больше. Официальная цель — повысить производительность приложений, но тогда многие графические пользовательские интерфейсы не знали, как работать с рендерингом на GPU. В некоторых случаях это было даже медленнее, чем программный рендеринг.
Со временем, особенно после появления Android 4.0, графический процессор стал более надежным и постепенно стал стандартным для большинства приложений. В настоящее время большинство обновленных приложений имеют встроенный графический рендеринг.
Но прежде чем мы перейдем к тому, как и когда включить эту опцию, давайте разберемся, как она работает.
Что такое рендеринг на GPU?
GPU является Графический процессор. По своей сути он очень похож на ЦП, но вместо выполнения вычислений и выполнения задач, связанных с операционной системой и оборудованием, графический процессор обрабатывает графическую информацию. Другими словами, это помещает материал на экран, чтобы ваши глаза могли видеть.
Хотя процессор прекрасно способен обрабатывать графические инструкции, это отнимет уйму времени на выполнение других важных для системы вещей, что может привести к задержке. Более того, конструкция ЦП делает их совершенно неэффективными при обработке графических данных по сравнению с графическими процессорами, которые запрограммированы на обработку графической информации.
Это где Графический процессор приходит — он отнимает часть графической обработки от процессора, освобождая его для более важных дел. Поскольку графический процессор намного лучше с графическими данными, конечный результат — лучшая производительность как для процессора, так и для графического процессора.
Когда форсировать рендеринг на GPU
Включение этого параметра приведет к разгрузке таких компонентов окна, как текст, кнопки и расчеты 2D-графики, в графический процессор. Это позволит вашему устройству лучше отображать анимацию пользовательского интерфейса и чувствовать себя менее запаздывающим. Хотя вы, безусловно, достигнете более плавного восприятия и лучшей частоты кадров в 2-мерных приложениях, ваше устройство может в итоге использовать больше батареи. Известно, что графические процессоры потребляют больше энергии, чем процессоры, поэтому ожидайте, что время автономной работы уменьшится на 10-15%, если оставить его включенным постоянно.
Принудительное рендеринг с помощью графического процессора определенно имеет смысл на устройствах с более слабым процессором. Если ваше устройство является чем-то меньшим, чем четырехъядерный процессор, я бы рекомендовал вам всегда оставлять его включенным.
Но имейте в виду, что рендеринг с помощью графического процессора эффективен только для двумерных приложений. Большие игры с использованием 3D-графики могут иметь худшую частоту кадров при Force GPU Rendering включен. Хорошо то, что большинство версий Android не будут мешать 3D-приложениям и будут вызывать рендеринг с помощью графического процессора только в тех приложениях, которые не используют его по умолчанию.
Поскольку в большинстве новых приложений эта опция уже включена в коде, вы можете заметить только значительные различия при просмотре меню вашего телефона. Ваше устройство будет работать быстрее и отображать информацию на экране быстрее, чем раньше. Конечно, некоторые старые или плохо сделанные приложения будут достигать более высокой частоты кадров при форсировании рендеринга на GPU, но такие случаи редки.
Суть в том, что вам решать, хотите ли вы обменять срок службы батареи на повышенную текучесть и некоторые дополнительные частоты кадров. Имея это в виду, вот как включить Force GPU Rendering.
Оптимизация рендера под Mobile, часть 2. Основные семейства современных мобильных GPU
Приветствую, дорогие любители и профессионалы, программисты графики! Приступаем ко второй части нашего цикла статей про оптимизацию рендера под Mobile. В этой части мы будем рассматривать основные семейства GPU, представленные у игроков на Mobile.
Унифицированные или специализированные шейдерные ядра
В эпоху ранних мобильных видеокарт, до распространения комплексных эффектов, существовала точка зрения, что для фрагментных шейдеров достаточно поддержки вычислений на пониженной точности. Ведь в типичном режиме дисплея применяется 8, а то и меньше бит на каждый канал цвета. Такая точка зрения привела к использованию специализированных шейдерных ядер. Для вершин использовались ядра, оптимизированные для матричных преобразований на повышенной точности FP24/FP32(highp). Для пикселей — ядра, более эффективно работающие с пониженной точностью FP16 (mediump). При этом highp на них не поддерживался. На первый взгляд, такая специализация позволяет добится более рационального распределения транзисторов на чипе. Однако, на практике это приводит к трудностям при разработке комплексных эффектов, а также при использовании текстур большого разрешения. Кроме того, специализация ядер может приводить к vertex/fragment bottleneck. Таким термином называют ситуацию, когда из-за несимметричной нагрузки на вершинные и пиксельные ядра часть ядер «простаивала».
Поэтому в современных архитектурах применяются унифицированные ядра. Такие ядра могут брать на себя вершинные, пиксельные и другие вычислительные задачи в зависимости от нагрузки.
Векторный (SIMD) или скалярный набор инструкций
В духе описанного выше стремления экономить на транзисторах, специализируя ядра, происходил и дизайн набора шейдерных инструкций. Большинство типичных преобразований для трехмерной графики оперируют 4-х компонентными векторами. Поэтому ранние GPU работали именно с такими операндами. Если же в коде шейдера содержались разнородные скалярные операции, которые не удавалось упаковать в векторные операции оптимизатором, часть вычислительных мощностей не задействовалась. Это явление можно проиллюстрировать так:
Имеется шейдер, осуществляющий распространенную операцию Multiply Add: умножить 2 операнда, а затем добавить третий. При компиляции на условной векторной архитектуре (Vector ISA = Vector Instruction Set Architecture) мы получаем одну векторную инструкцию vMADD, выполняющуюся 1 такт. На условной скалярной архитектуре мы получаем 4 скалярные инструкции, которые благодаря усовершенствованному конвейеру также выполняются за 1 такт. Теперь рассмотрим усложненный шейдер, выполняющий 2 операции, но над 2-х компонентными операндами.
В случае векторной архитектуры получаем уже 2 инструкции, требующие 2 такта на выполнение. При этом над компонентами .zw действия не производятся, и вычислительные мощности простаивают. В случае скалярной архитектуры эти же операции можно упаковать в 4 скалярных sMADD, выполняющихся за тот же 1 такт. Таким образом на скалярной архитектуре за счет усовершенствования конвейера достигается большая плотность вычислений. Тем не менее, как будет показано ниже, векторная ISA по-прежнему актуальна. А значит, есть смысл применять техники векторизации шейдерного кода. Они позволяют добиться повышенной производительности на видеокартах с векторными ISA. В то же время, как правило, это не вредит быстродействию на более современных скалярных ISA.
Опираясь на приведенные характеристики, рассмотрим распространенные в наше время семейства мобильных GPU. Начнем с наиболее часто встречающегося семейства. Многие знают, что речь идет о видеокартах Mali от британской компании ARM. Непосредственно производством чипов ARM не занимается, предлагая вместо этого интеллектуальную собственность. Как и другие мобильные видеокарты, Mali является составной частью System on Chip(SoC), т.е. работает с общей для CPU и GPU памятью и шиной.
Mali Utgard
В 2008 году на свет появились первые представители архитектуры Mali Utgard, актуальной вплоть до сегодняшнего дня. Эти видеокарты именуются по схеме Mali-4xx MPn, где xx — номер модельного ряда, а n — количество фрагментных ядер. В Mali Utgard шейдерные ядра специализированные, и во всех моделях устанавливалось только 1 вершинное ядро.
Другие особенности архитектуры Mali Utgard:
Если имеется готовность отказаться от этой аудитории, достаточно установить требование поддержки OpenGL ES 3.0 в AndroidManifest.xml:
Кроме Mali Utgard, распространенных мобильных GPU без поддержки OpenGL ES 3.0 на данный момент нету.
Отдельного внимания заслуживает использование текстур большого разрешения на Mali Utgard. Десять бит мантиссы при точности mediump не хватает для качественного текстурирования с разрешением текстур более 1024 на одну из сторон. Однако, несмотря на поддержку только mediump точности вычислений во фрагментных ядрах Mali Utgard, можно получить fp24 точность текстурных координат при использовании varying напрямую.
В качестве бонуса на некоторых архитектурах такой подход позволяет осуществлять prefetch текстурного содержимого до выполнения fragment shader, что минимизирует stalls при ожидании результатов текстурных выборок.
Mali Midgard
На смену Mali Utgard пришла архитектура Mali Midgard. Существует несколько поколений этой архитектуры с названиями вида Mali-6xx, Mali-7xx и Mali-8xx. Несмотря на 8-летний возраст, Mali Midgard можно назвать современной архитектурой, обеспечивающей поддержку большинства новых фич:
Еще одной особенностью Mali Midgard является технология Forward Pixel Kill. Расчет каждого пикселя производится в отдельном потоке фрагментного ядра. Если во время выполнения потока становится известно, что результирующий пиксель будет перекрыт непрозрачным пикселем другого примитива, поток завершается преждевременно и освободившиеся ресурсы используются для других вычислений.
Mali Bifrost
Следующая за Midgard архитектура Bifrost выделяется переходом к скалярной ISA. По сравнению с предыдущей архитектурой увеличено максимальное количество ядер (с 16 до 32), а также поддерживается улучшенный интерфейс с CPU, позволяющий осуществлять когерентный доступ к общей памяти: изменения содержимого памяти CPU/GPU сразу становятся «видны» друг другу несмотря на кэши, что позволяет упростить синхронизацию.
Из неофициального
Предпринято немало попыток обратного инжиниринга видеокарт Mali с целью создания Open Source драйверов под Linux. Труды самоотверженных ребят, пытающихся это осуществить, позволяют взглянуть на недокументированные особенности видеокарт Mali. Так, в проекте PanFrost есть disassembler для Mali Midgard/Bifrost, при помощи которого можно познакомится с набором шейдерных инструкций (открытой официальной информации на эту тему нет).
Adreno
Вторым по распространенности семейством мобильных GPU является Adreno. Эта видеокарта устанавливается на SoC, известный под брендом Snapdragon, от американской компании Qualcomm. Snapdragon устанавливается в топовых смартфонах современности от Samsung, Sony и др.
Актуальными видеокартами Adreno являются семейства cерий 3xx — 6xx. Все эти серии объединяют следующие особенности:
Adreno Tile Based Rendering
На видеокарты Adreno установлена «традиционная» GPU память, называемая GMEM. Применяются объемы от 128kb до 1536kb. Это позволяет использовать больший размер тайлов по сравнению с архитектурами других разработчиков мобильных GPU. На Adreno размер тайлов динамический и зависит от используемого формата цвета, буфера глубины и трафарета. При работе в режиме Immediate Mode рендер происходит в системную память.Существует GL ES расширение, позволяющее указать предпочтительный режим: QCOM_binning_control. Однако, последние рекомендации от Qualcomm предлагают полностью полагаться на драйвера GPU, которые сами определяют наиболее предпочтительный режим для сформированного приложением командного буфера.
При работе в режиме TBR Adreno делает 2 вершинных прохода:
Freedreno
В отличие от ARM и Imagination Technologies, Qualcomm неохотно делится подробностями внутреннего устройства своих GPU. Однако, благодаря усилиям «обратного инженера» Роба Кларка, многое можно узнать из проекта Freedreno, open source драйвера Adreno для Linux.
Rob Clark, автор Freedreno
PowerVR от Imagination Technologies
Imagination Technologies — британская fabless компания, знаменитая разработкой GPU для продукции Apple. Эту роль компания выполняла вплоть до появления iPhone 8/X, в которых используются внутренние разработки Apple. Хотя по оставшимся без изменений рекомендациям по оптимизациям для этих чипов, а также по наличию патентных исков к Apple от Imagination можно предполагать, что Apple продолжила развивать архитектуру PowerVR — оригинальную разработку от Imagination. В начале 2020 года Apple вернулась к практике лицензирования у Imagination Technologies. Кроме устройств с iOS/iPadOS, видеокарты PowerVR устанавливаются в большое количество смартфонов и планшетов на базе Android.
Рассмотрим семейства видеокарт PowerVR, которые до сих пор можно встретить у пользователей.
PowerVR SGX
Первые видеокарты PowerVR SGX появились в далеком 2009-м году. Существует несколько поколений этой архитектуры: Series5, Series5XT и Series5XE. Apple использовала эти GPU вплоть до iPAD 4/iPhone 5/iPOD Touch 5. Можно привести такие особенности SGX:
Lowp точность
PowerVR SGX — единственные актуальные мобильные GPU с аппаратной поддержкой
lowp. Более новые модели PowerVR, а также все современные GPU других вендоров фактически используют точность mediump. Использование
lowp на PowerVR SXG позволяет добиться более высокой плотности вычислений (больше операций за такт). При этом операция swizzle (перестановка компонент вектора) для lowp, в отличие от других точностей, не является бесплатной. Эта особенность, а также узкий диапазон значений, который предоставляет lowp ([-2,2]) ограничивает сферу ее применения. При этом неудачно поставленный lowp, приводящий к артефактам на семействе SGX, не будет замечен на всех остальных видеокартах, где фактически будет использоваться точность mediump. По этой причине стоит рассмотреть отказ от использования lowp в шейдерах.
Зависимые текстурные выборки (dependent texture reads)
Как известно, операции сэмплирования текстур являются наиболее медленными из-за необходимости ожидания результатов чтения памяти. В случае мобильных SoС речь идет об общей системной памяти с CPU. Для уменьшения количества обращений к медленной памяти используются текстурные кеши. Чтобы не было простоя в начале растеризации с использованием текстуры, есть смысл закешировать используемые участки заранее. Если фрагментный шейдер использует текстурную координату, передаваемую из вершинного шейдера без изменений, то необходимый для кэширования участок текстуры можно определить до выполнения фрагментного шейдера. Если же фрагментный шейдер меняет текстурную координату либо вычисляет ее, используя данные из другой текстуры, то сделать это не всегда возможно. В результате выполнение фрагментного шейдера может замедлиться. Видеокарты PowerVR SGX особенно «болезненно» реагируют на такой сценарий. При этом даже использование перестановки компонент текстурной координаты (swizzle) приводит к dependent texture read. Приведем пример shader program без dependent texture read.
vertex program
fragment program
fragment program
PowerVR Rogue
Дальнейшее развитие видеокарты PowerVR получили в архитектуре Rogue.Существует несколько поколений этой архитектуры: от Series6 до Series9. У всех PowerVR Rogue есть такие особенности:
PowerVR TBDR
Как и во всех распространенных мобильных GPU, в PowerVR используется тайловый конвейер. Но в отличие от конкурентов, Imagination пошла дальше и реализовала отложенную растеризацию примитивов, позволяющую пропускать шейдинг невидимых пикселей независимо от порядка отрисовки. Такой подход получил название Tile Based Deferred Rendering,а процесс устранения невидимых пикселей — Hidden Surface Removal (HSR).
Hidden Surface Removal
Рекомендуется рисовать непрозрачную геометрию до прозрачной и не использовать Z Prepass, который в случае видеокарт PowerVR в большинстве сценариев приведет к лишней работе. Однако несколько подряд идущих прозрачных пикселей, перекрывающих друг друга, полностью шейдятся для получения корректного цвета с учетом смешивания. Последний же прозрачный пиксель может быть отброшен, если за ним следует непрозрачный пиксель.
Открытость Imagination Technologies
Создатели PowerVR предоставили в открытый доступ больше документации по сравнению с другими разработчиками GPU. Детально описана архитектура графического конвейера, а также набор инструкций для архитектуры Rogue. Существует удобный инструмент PVRShaderEditor, позволяющий на лету получать профилировочную информацию по шейдеру, а также его дизассемблерный листинг для Rogue.
Несмотря на ограниченное присутствие видеокарт PowerVR в среде устройств на базе Android, есть смысл изучать их архитектуры для грамотного программирования графики под iOS.
Immediate mode mobile GPUs
Мы рассмотрели наиболее распространенные семейства мобильных видеокарт. Во всех этих семействах применялась тайловая архитектура рендера. Однако существуют мобильные видеокарты, в которых используется и традиционный immediate mode подход. Приведем некоторые из них:
Распределение различных семейств мобильных GPU у наших игроков
Приведем статистику по мобильным GPU, собранную у наших игроков на конец 2019 года:
Ниже раскроем сегмент «Others»
Исходя из этих данных, посмотрим на распределение GPU с точки зрения их основных особенностей.
Векторные ALU (arithmetic logic unit) устаревают и заменяются скалярными. На сегодня основная масса мобильных GPU с векторным набором инструкций — это Mali Midgard, который можно считать средним по производительности. Т.к. векторизация, как правило, не замедляет выполнение на скалярных ALU, стоит рассматривать векторизацию как актуальный прием оптимизации шейдеров под mobile.
Специализированные шейдерные ядра устарели и заменяются унифицированными. Vertex Bottleneck на скелетном меше более не страшен. Специализированные ядра используются только на семействе Mali-4xx (Utgard). Напомним, что эти GPU поддерживают только OpenGL ES 2.0. У нашей аудитории их около 3.5%.
И наконец, подавляющее количество мобильных GPU используют тайловый подход. Immediate Mode стал маргинальным и быстро вытесняется вместе с видеокартами, его применяющими. Доля immediate mode GPUs у наших игроков составляет около 0.7%.
Как разогнать Android-смартфон через меню разработчиков
Медлительность Android по сравнению с iOS всегда была мифом, в который почему-то верили миллионы человек. Просто дизайнеры Apple скрыли задержку от запуска приложения до его фактического открытия анимацией, а в Google до этого не додумались. Таким же мифом является склонность Android к засорению и замедлению через какое-то время после начала использования. Дескать, системные кластеры забиваются и уже не могут обеспечивать былой уровень быстродействия. Вот только никто не говорит, что обычно «замедляются» именно старые устройства и только в сравнении с новыми. Но это не значит, что разогнать Android нельзя совсем. Можно.
Разогнать Android можно. Для этого в настройках ОС есть специальные параметры
В Android есть так называемое меню разработчиков. Несмотря на то что оно действительно предназначается для создателей программного обеспечения, рядовые пользователи очень любят включать его, а потом что-то там настраивать и менять, якобы улучшая работу своего устройства. Зачастую это, само собой, совершенно не так. Однако есть несколько надстроек, которые могут позволить хоть немного, но ускорить Android, сделав его чуть отзывчивее, быстрее и податливее. Главное – не переборщить.
Настройки разработчика Android
Для начала нам потребуется активировать меню разработчиков. Если оно у вас уже есть, переходите сразу к третьему пункту инструкции, а если нет – начинайте с первого. Но помните, что активация этих параметров может привести к повышенному ресурсопотреблению и сокращению времени автономной работы.
Все необходимые параметры скрыты в меню разработчиков
Активируйте три этих параметра и отключите анимацию
Как ускорить Android
Разогнать Android можно и в играх, и при работе с интерфейсом
Эти три параметра действительно способны разогнать интерфейс вашего смартфона. Вот как это происходит:
Ускорение работы GPU активирует графический ускоритель при отрисовке двумерных элементов. Казалось бы, зачем вообще это нужно? А, между тем, весь интерфейс вашего смартфона и большинство сайтов целиком состоят из 2D-элементов. Активировав ускорение, вы заставите смартфон задействовать графический сопроцессор при обработке всех этих компонентов, а поскольку их в повседневной жизни встречается довольно много, то и прирост быстродействия будет заметен в большинстве задач.
Включение параметра 4x MSAA способно напрямую повлиять на ваше восприятие игр. Независимо от того, двумерная или трёхмерная игра запущена на вашем устройстве, этот пункт повышает контурную детализацию, минимизируя рябь и подёргивания на краях рисованных объектов. В результате создаётся ощущение более плавной обработки видимых графических компонентов. Если хотите, это совсем дешёвый аналог режима 120 Гц, повышающего частоту обновления и делающего картинку более плавной.
Повысить быстродействие смартфона
Ускорить даже интерфейс Android — это уже большое дело
Отключение аппаратного наложения позволяет задействовать графический сопроцессор при отрисовке компонентов экрана, за счёт чего высвобождается ресурс центрального процессора, и он больше не нагружается в базовых задачах. Может показаться, что этот параметр полностью противоречит первому, но это не совсем так. Вернее, совсем не так. Просто они отвечают за разные процессы.
Смените раскрытые пароли. Что это значит и как реагировать
Изменение скорости анимации – это чисто визуальный, или, если хотите, косметический показатель. В действительности он не повышает скорость запуска приложений, просто он удаляет анимацию, которая по умолчанию заполняет «пустоту» от момента запуска приложения до момента его активации. Но если раньше такая пустота действительно была, и её требовалось чем-то заполнять, то современные смартфоны её практически не допускают. В результате кажется, что приложения из-за анимации запускаются чуть дольше.