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为什么游戏会出现“卡顿”：`clock.tick()` v.s. `clock.get_fps()`

news 2025/8/16 8:26:22

running = True
while running:# 事件处理# 帧处理(如，更新、绘制和渲染画面).....# 控制目标帧率为60 FPSclock.tick(60)

程序片断中，clock.tick(60) 设定的60 FPS，即设定帧停顿时间为（1/60秒），那么，问题来了：当“帧处理”时间大于（1/60秒）呢？

一、`clock.tick(target_fps)`

当上述问题出现时，当然要等“帧处理”完，此时，帧刷新的间隔就大于（1/60秒），即此时帧率小于60 FPS。

clock.tick(target_fps)设定的是目标帧率（ clock.tick(60) 设定的目标帧率为60 FPS），它是**“最大目标帧率”，即程序尝试达到的理想上限，但实际帧率可能低于目标帧率**，而不会高于目标帧率。这是由 clock.tick() 的工作机制和游戏实际运行负载决定的。

“限制上限”，而非“保证达到”

clock.tick(60) 的本质是：让主循环每秒最多执行60次（即每帧至少间隔约16.67毫秒，1/60秒）。它的工作流程是：

记录上一帧的结束时间；
计算当前帧的处理时间（从帧开始到调用 tick() 前的耗时）；
如果处理时间小于16.67毫秒：自动等待剩余时间（例如处理用了10毫秒，就等待6.67毫秒），确保每帧总耗时≥16.67毫秒，从而限制帧率不超过60 FPS；
如果处理时间大于16.67毫秒：不等待（因为已经超时），直接进入下一帧，此时实际帧率会低于60 FPS（例如处理用了33毫秒，实际帧率约30 FPS）。

实际帧率与目标帧率的关系

实际帧率 ≤ 目标帧率：
- 当游戏逻辑简单、绘制压力小时（如静态画面、少量精灵），每帧处理时间＜16.67毫秒，tick() 会通过等待补全时间，实际帧率等于目标帧率（60 FPS）；
- 当游戏逻辑复杂、绘制压力大时（如大量精灵、复杂特效），每帧处理时间＞16.67毫秒，tick() 无法“压缩时间”，实际帧率低于目标帧率（例如30 FPS）。
实际帧率不会大于目标帧率：
因为 tick() 会强制等待剩余时间（即使处理时间很短），确保每秒最多60帧，避免帧率过高导致的资源浪费（如显卡过度渲染）。

举例说明

假设目标帧率60 FPS（每帧理想耗时16.67毫秒）：

简单场景：每帧处理（逻辑+绘制）仅用10毫秒 → tick() 等待6.67毫秒 → 总耗时16.67毫秒 → 实际帧率=60 FPS（等于目标）；
复杂场景：每帧处理用了20毫秒（超过16.67毫秒） → tick() 不等待 → 总耗时20毫秒 → 实际帧率=50 FPS（低于目标）；
极端复杂场景：每帧处理用了50毫秒 → 实际帧率=20 FPS（远低于目标）。

为什么游戏会出现“卡顿”

clock.tick(target_fps) 是**“上限锁”：保证帧率不会超过目标值，但无法保证达到目标值。实际帧率最终由每帧的处理成本**（逻辑复杂度、精灵数量、绘制压力等）决定：

处理成本低 → 实际帧率=目标帧率；
处理成本高 → 实际帧率＜目标帧率（成本越高，帧率越低）。

这也是为什么游戏会出现“卡顿”——当实际帧率远低于目标帧率时，画面更新变慢，不能满足视觉对动画速度的要求，你就感觉到“卡顿”。
此时需要优化代码（如减少精灵、简化绘制）来降低每帧成本，让实际帧率接近目标值。

二、`clock.get_fps()`

既然，感觉到“卡顿”：“实际帧率＜目标帧率”，那么，如何知道“卡顿”时的“实际帧率”是多少呢？

clock.get_fps() 是 Pygame 中 pygame.time.Clock 类的一个方法，用于获取游戏当前的平均帧率（FPS，Frames Per Second），即每秒实际运行的帧数。它是调试游戏性能、监控流畅度的重要工具。

基本用法与原理

前提：需先创建 Clock 对象（clock = pg.time.Clock()），并在主循环中通过 clock.tick(target_fps) 控制目标帧率（如 clock.tick(60) 表示目标60 FPS）。
作用：get_fps() 会计算并返回最近一段时间内的平均帧率（非瞬时值，而是平滑后的结果），单位为“帧/秒”。
原理：基于 clock.tick() 的调用记录，通过计算相邻两帧的时间间隔，自动统计最近几帧的平均耗时，进而反推出帧率（帧率 = 1/平均每帧耗时）。

示例：显示当前帧率

import pygame as pg
pg.init()screen = pg.display.set_mode((800, 600))
pg.display.set_caption("帧率监控示例")
clock = pg.time.Clock()  # 创建Clock对象# 加载字体（用于显示帧率）
try:font = pg.font.SysFont("SimHei", 24)
except:font = pg.font.SysFont(None, 24)running = True
while running:# 事件处理for event in pg.event.get():if event.type == pg.QUIT:running = False# 控制目标帧率为60 FPS（实际帧率可能低于此值）clock.tick(60)  # 必须调用，否则get_fps()无法计算帧率# 获取当前平均帧率（浮点数）current_fps = clock.get_fps()# 绘制screen.fill((0, 0, 0))  # 黑色背景# 显示帧率文本（保留1位小数）fps_text = font.render(f"FPS: {current_fps:.1f}", True, (0, 255, 0))screen.blit(fps_text, (20, 20))  # 左上角显示pg.display.flip()pg.quit()

特点

非瞬时值：返回的是“最近几帧”的平均值（而非当前这一秒的精确值），避免帧率波动导致的数值剧烈变化（例如，某一帧卡顿会被后续帧平滑）。
依赖 tick()：必须在主循环中调用 clock.tick(target_fps)，否则 get_fps() 会返回 0（因为没有帧间隔数据）。
性能参考：返回值反映游戏当前的实际流畅度——若远低于目标帧率（如目标60 FPS，实际仅30 FPS），说明存在性能瓶颈（如精灵过多、绘制逻辑复杂）。