计算机屏幕是如何显示图像的？

Android Vsync原理简析

很多人可能会认为屏幕的工作原理就如同水流一样，是源源不断地向外输出的，但实际却并非如此。在显示信息时，因为计算机是基于二进制数据流来工作的，计算机五大组成部分是各司其职的，其中屏幕就是专门来"渲染"图像的，既然要显示图像，肯定要有显示的数据，这些数据从哪来呢？答案就是cpu。

计算机在运行过程中，需要处理大量的数据，这些数据包括指令、数据、程序等，这些数据都是存储在内存中的。而内存中的数据想要被计算机处理，就必须先被加载到cpu的寄存器中。寄存器是cpu用来存储数据的临时空间，cpu可以从寄存器中快速地读取和写入数据。cpu在执行指令时，会先将指令和数据加载到寄存器中，然后根据指令对数据进行处理。处理完成后，cpu会将结果存储到寄存器或内存中。

显示图像时，cpu也会将图像数据加载到寄存器中，然后根据图像数据对屏幕上的像素进行渲染。渲染完成后，屏幕上的像素就会被点亮，从而显示出图像。

但是，因为cpu的速度和屏幕的刷新率不同，所以cpu在渲染图像时，可能会出现图像撕裂的情况。图像撕裂是指图像在显示时出现断层的情况，这是因为cpu渲染图像的速度跟不上屏幕的刷新率。

为了解决图像撕裂的问题，就需要对cpu的渲染图像和屏幕的刷新率进行同步，这就是垂直同步（Vsync）。

Vsync的工作原理是：在cpu渲染图像之前，先检查屏幕是否已经刷新完成。如果屏幕已经刷新完成，则cpu再开始渲染图像。这样就保证了cpu渲染图像和屏幕的刷新率是同步的，从而避免了图像撕裂的情况。

在Android中，Vsync可以通过SurfaceView.setVSyncEnabled(true)方法来开启。开启Vsync后，Android系统就会自动对cpu的渲染图像和屏幕的刷新率进行同步。

但是，开启Vsync也会带来一些负面影响。因为Vsync会让cpu在屏幕刷新完成之前等待，这会导致游戏的帧率下降。

为了优化Vsync，可以采用以下方法：

• 使用双缓冲技术。双缓冲技术是指使用两个缓冲区来存储图像数据。当cpu渲染图像时，先将图像数据存储到第一个缓冲区中。然后，当屏幕刷新时，再将第一个缓冲区中的图像数据复制到第二个缓冲区中。这样就可以避免图像撕裂的情况，同时也可以提高游戏的帧率。
• 使用三重缓冲技术。三重缓冲技术是指使用三个缓冲区来存储图像数据。当cpu渲染图像时，先将图像数据存储到第一个缓冲区中。然后，当屏幕刷新时，再将第一个缓冲区中的图像数据复制到第二个缓冲区中。同时，cpu开始渲染下一帧图像，并将图像数据存储到第三个缓冲区中。这样就可以避免图像撕裂的情况，同时也可以进一步提高游戏的帧率。

Vsync是一个非常重要的技术，它可以有效地防止图像撕裂的情况。但是，开启Vsync也会带来一些负面影响。因此，在使用Vsync时，需要权衡利弊，选择最适合自己的解决方案。