今日目标

• 限制帧数
• Framerate Independent

设计错误

这个是我再次参考Game Progarmming Pattern - Game Loop这一章节，与Ralylib这个纯C的libary得到的一个结果。

之前想说设计是这样子:

while (true) {
StartScene();

// Input here
// Update here

BeginRendering();

// Render here

EndRendering();
EndScene();
}

然後把时间的处理放在StartScene()与EndScene()，但看了Game Programming Pattern之後发现，正常来说如果要限制FPS，达到Framerate Indepent的话，应该是只要对Update()，也就是逻辑的地方做限制，但上面这个的设计是连Input()跟Render()都在里面了。後来在github上找到一个游戏libary - Raylib(没错!是当"抄"人的时候了)，他的做法是这样

while (true) {

// Input here
// Update here

BeginDrawing();

// Render here

EndDrawing();

Raylib是把delta time称作frame time，是由update time跟render time合并起来的。

BeginDrawing()呼叫时会计算update time然後储存；EndDrawing()呼叫时，同理会更新render time。然後这两个相加，就是这一个frame的处理时间，再来就是一个重点了。

// in `BeginDrawing`
WINDOW.Time.current_time = (float)glfwGetTime();
WINDOW.Time.update_time = WINDOW.Time.current_time - WINDOW.Time.previous_time;
WINDOW.Time.previous_time = WINDOW.Time.current_time;

// in `EndDrawing`
WINDOW.Time.current_time = (float)glfwGetTime();
WINDOW.Time.render_time = WINDOW.Time.current_time - WINDOW.Time.previous_time;
WINDOW.Time.previous_time = WINDOW.Time.current_time;

WINDOW.Time.frame_time = WINDOW.Time.render_time + WINDOW.Time.update_time; // 这个就是delta time

如果要限制60 FPS，也就是约0.01666秒的时间，update time加上render time的时间可能会小於0.016666秒，於是可以用一些方法让game loop强制处理剩余的秒数。

第一种: Sleep

没错!让执行序强制停止N秒，没记错的话，SDL中的SDL_Delay底下就是调用各名台相关的Sleep

第二种 while loop

我是用这一种方式，在EndDrawing()那边接下去写来着:

    if (WINDOW.Time.frame_time < WINDOW.Time.target_time) {
        float wait_time = WINDOW.Time.target_time - WINDOW.Time.frame_time;

        // wait time
        float start_wait_time = glfwGetTime();
        float end_wait_time = 0.0f;
        while ((end_wait_time - start_wait_time) < wait_time) {
            end_wait_time = glfwGetTime();
        }
        
        // add extra time
        WINDOW.Time.current_time = (float)glfwGetTime();
        float extra_time = WINDOW.Time.current_time - WINDOW.Time.previous_time;
        WINDOW.Time.previous_time = WINDOW.Time.current_time;

        WINDOW.Time.frame_time += extra_time;
    }

实验: Framerate Independent

昨天有提到Framerate Independent，来实验一下

在不同的FPS下，高FPS会有较低的delta time；低FPS的会有较高的delta time。故两者最後都会在同时间抵达目的地。

这边贴上，我简单测的code

    SetTargetFPS(10); // change fps here!!
    
    float current_time = GetTime();
    float previous_time = GetTime();
    float time_elapsed = 0.0f;

    int test_count = 0;

    // Game loop
    while (IsWindowRunning()) {
        
        if (e.pos.x > 800.0f) {
            current_time = GetTime();
            time_elapsed = current_time - previous_time;
            previous_time = current_time;

            LogInfo("Time elapsed: %f", time_elapsed);
            e.pos.x = 0.0f;
        }

        e.pos = V2fAdd(e.pos, V2fScalef(e.speed, GetDeltaTime()));

        StartScene(COLOR_BLACK);
        BeginRendering();

        DrawRectangle(e.pos, size, 0.0f, e.c);

        EndRendering();
        EndScene();
    }

有了delta time的调节，不管是10 FPS还是144 FPS都会在同个(会有0.0几的误差...)时间，从左走到右。如果没有个话，就会是全看CPU的频率在表现跟处理了。

参考

• Raylib - rcore.c
• Game Programmming Pattern - Game Loop

备注: raylib作者还有在更新，我贴的是在00a763e的这个版本

完成!这是今日的成果