Qt C++ 中的精确计时回调没有给出预期的结果

问题描述

我正在尝试为 Game Boy 模拟器实现高分辨率计时。 16-17 毫秒的计时器足以以大致正确的速度进行仿真，但最终会失去与 BGB 等精确仿真的同步。

我最初在 while 循环中使用 Qelapsedtimer。这给出了预期的结果并与 BGB 保持同步，但由于不断运行的 while 循环，它感觉真的很草率并且尽可能多地消耗 cpu 时间。关闭后，它还使程序驻留在任务管理器中。我尝试使用一毫秒 QTimer 来实现它，该 QTimer 在执行下一帧之前测试 Qelapsedtimer。尽管降低了分辨率，但我认为由于检查了 Qelapsedtimer，时间会平均到正确的速度。这是我目前拥有的：

void Platform::start() {
    nanoSecondsPerFrame = 1000000000 / system->getRefreshRate();
    speedRegulationTimer->start();
    emulationUpdateTimer->start(1);
}


void Platform::executionLoop() {
    qint64 timeDelay;

    if (frameLocked == true)
        timeDelay = nanoSecondsPerFrame;
    else
        timeDelay = 0;

    if (speedRegulationTimer->nsecsElapsed() >= timeDelay) {
        speedRegulationTimer->restart();
        // Execute the cycles of the emulated system for one frame.
        system->setControllerInputs(buttonInputs);
        system->executeCycles();
        if (system->getIsRunning() == false) {
            this->stop();
            errorMessage = QString::fromStdString(system->getSystemError());
        }
        //timeDelay = speedRegulationTimer->nsecsElapsed();
        FPS++;
    }
}

nanoSecondsPerFrame 对于 59.73 Hz 刷新率计算为 16742005。 speedRegulationTimer 是 Qelapsedtimer。 emulationUpdateTimer 是一个 QTimer 设置为 Qt:PreciseTimer 并连接到 executionLoop。仿真确实可以运行，但速度约为 50-51 FPS，而不是预期的 59-60 FPS。这绝对是由于时序，因为在没有时序限制的情况下运行它会导致帧速率呈指数级增长。要么在我的代码中有明显的疏忽，要么计时器没有像我预期的那样工作。如果有人看到明显的问题或可以就此提供一些建议，我将不胜感激。

解决方法

我建议使用 QElapsedTimer 来跟踪您的下一帧应该何时执行（理想情况下），然后动态计算 QTimer::singleShot() 调用的 msec 基于此的参数，以便您的计时循环自动补偿 GameBoy 代码运行所需的时间；这样您就可以避免您提到的“偏离同步”问题。像这样：

// Warning:  uncompiled/untested code,may contain errors
class Platform : public QObject
{
Q_OBJECT;

public:
   Platform() {/* empty */}

   void Start()
   {
      _nanosecondsPerFrame = 1000000000 / system->getRefreshRate();
      _clock.start(); 
      _nextSignalTime = _clock.elapsed();
      ScheduleNextSignal();
   }

private slots:
   void ExecuteFrame()
   {
      // called 59.73 times per second,on average
      [... do GameBoy calls here...]

      ScheduleNextSignal();
   }

private:
   void ScheduleNextSignal()
   {
      _nextSignalTime += _nanosecondsPerFrame;
      QTimer::singleShot(NanosToMillis(_nextSignalTime-_clock.elapsed()),Qt::PreciseTimer,this,SLOT(ExecuteFrame()));
   }

   int NanosToMillis(qint64 nanos) const
   {
      const quint64 _halfAMillisecondInNanos = 500 * 1000;  // so that we'll round to the nearest millisecond rather than always rounding down
      return (int) ((nanos+_halfAMillisecondInNanos)/(1000*1000));
   }

   QElapsedTimer _clock;
   quint64 _nextSignalTime;
   quint64 _nanosecondsPerFrame;
};

,

我正在根据 Jeremy Friesner 的建议添加我自己的答案。 50 FPS 问题是由另一个 QTimer 引起的，该 QTimer 的时序与用于调节仿真更新的 QTimer 相似。我没有意识到具有几乎相同超时时间的 QTimers 可能会延迟那么多时间，但显然他们可以。如果有人感兴趣，这是我对 Jeremy 建议的变体：

void Platform::start() {
    nanoSecondsPerFrame = 1000000000 / system->getRefreshRate();
    milliSecondsPerFrame = (double)nanoSecondsPerFrame / 1000000;
    speedRegulationTimer->start();
    executionLoop();
}


void Platform::executionLoop() {
    qint8 timeDelay;

    if (frameLocked == true)
        timeDelay = round(milliSecondsPerFrame - (speedRegulationTimer->nsecsElapsed() / nanoSecondsPerFrame));
    else
        timeDelay = 1;

    if (timeDelay <= 0)
        timeDelay = 1;

    speedRegulationTimer->restart();
    QTimer::singleShot(timeDelay,SLOT(executionLoop()));

    system->setControllerInputs(buttonInputs);
    system->executeCycles();
    if (system->getIsRunning() == false) {
        this->stop();
        errorMessage = QString::fromStdString(system->getSystemError());
    }
    emit screenUpdate();
    FPS++;
}

如果函数花费的时间比应该调用的时间长，它会减少直到下一次调用的毫秒数。使用这种实现，与 BGB 的速度差异几乎是察觉不到的，而且浪费的 CPU 时间很少。

,

您可以使用类型为 Qt::PreciseTimer

的 QTimer