维持 FPS 帧率稳定的实战技巧

为什么 AR 应用特别容易掉帧

普通 3D 游戏可以专注于"把画面渲染出来"——60fps 就够好了。AR 应用每帧需要做：

摄像头采集（~30ms）+
ARCore SLAM + 平面检测 + 光照估算（~10ms，随帧数增加）+
深度图生成（启用 Depth API 时 +10~20ms）+
你的 3D 渲染（~16ms @ 60fps）+
遮挡渲染（额外开销）
──────────────────────────
总计：很容易超过 33ms（30fps），更别说 16ms（60fps）

ARCore 本身在不断优化，但开发者的 3D 渲染是最大的变量——同样的硬件，好的渲染管线和差的可能差 2~3 倍帧率。

帧率诊断：先搞清楚谁在拖后腿

方法一：Android Profile GPU Rendering

开发者选项 → Profile GPU Rendering 选择 "On screen bars"——屏幕上会实时显示每帧渲染时间的直方图，彩色分解 CPU/GPU/IO 各部分耗时。

方法二：Unity Profiler

Unity 的 Profiler 是最强大的性能分析工具：

• CPU Usage（Detailed）：看哪些函数占时间，重点关注 Camera.Render 和你的材质 Shader
• Rendering：Draw Call 数、SetPass Call 数、Batches
• Memory：纹理、Mesh 内存占用

方法三：ARCore Debug Overlay

ARCore 自带调试叠加层——在 Session 创建时开启：

session.configure(
    Session.Config(context).apply {
        // 在屏幕上显示 SLAM、平面检测等状态
        setShowDiagnostics(true)
    }
)

Debug Overlay 会显示：

• 当前帧 SLAM 跟踪质量（Good / Bad / Lost）
• 检测到的特征点云（Point Cloud 可视化）
• 检测到的平面（彩色半透明）
• 每一帧的处理耗时

渲染层面优化（最大收益）

优化一：减少 Draw Call

AR 场景的 Draw Call 数量直接决定 GPU 忙碌程度。主要手段：

优化二：降低分辨率（最简单有效的 AR 优化）

AR 应用最激进的优化手段——把渲染分辨率降到物理屏幕分辨率的 75% 甚至 50%，GPU 开销直接降低到原来的 56% 或 25%。

// Android 原生：设置渲染分辨率
glSurfaceView.setEGLContextClientVersion(2)
glSurfaceView.setEGLConfigChooser(8, 8, 8, 8, 16, 0)

// Unity：URP Asset 中设置 Render Scale
// 0.75 = 75% 分辨率，UI 分辨率不受影响

75% 分辨率在大多数手机上视觉效果差别不明显（AR 摄像头画面已经占了大部分屏幕），但能显著提升帧率。

优化三：遮挡渲染的成本控制

遮挡渲染需要写深度缓冲——对低端设备来说这是额外开销。分级策略：

用代码自动判断：

// 检查 GPU 性能等级
val gpuLevel = getGpuPerformanceLevel()
when (gpuLevel) {
    PERFORMANCE_HIGH -> enableFullOcclusion()
    PERFORMANCE_MEDIUM -> enableSimplifiedOcclusion()
    PERFORMANCE_LOW -> disableOcclusion()
}

ARCore 层面优化

减少 Trackable 数量

// 每一帧的 session.getAllTrackables<T>() 是 O(n) 开销
// 如果有几百个 Trackable（大量平面 + 特征点 + Augmented Image）
// 每次遍历都会花不少时间

// 优化：
// 1. 定期清理已经合并或停止跟踪的 Plane
// 2. 限制同时活跃的 Augmented Image 数据库大小
// 3. 不再需要的 Anchor 及时 detach

关闭不需要的 API

每个启用的 ARCore API 都有计算开销：

session.configure(
    Session.Config(context).apply {
        // 只开用到的 API
        setLightEstimationMode(LightEstimationMode.AMBIENT_INTENSITY)  // 只开基础光照
        // setLightEstimationMode(LightEstimationMode.ENVIRONMENTAL_HDR) // HDR 关掉更省

        // 不做 Hit Test 就关掉平面检测
        // setPlaneFindingMode(PlaneFindingMode.DISABLED)
    }
)

帧处理频率

ARCore 默认以 30fps 处理摄像头画面——不需要强行提高到 60fps：

• 摄像头硬件通常只有 30fps
• 强行 60fps 会导致重复帧，SLAM 性能反而下降
• 你的 3D 渲染可以独立于摄像头帧率，但 ARCore 处理不要超过 30fps

渲染管线优化清单（按影响排序）