延迟降低与性能优化-一起DIY吧

📖 本文由 Batocera 官方 Wiki 翻译整理，内容可能随版本更新而变化。

延迟降低与性能优化（Latency Reduction and Optimizing Performance）

在 Batocera 中，我们可以通过多种设置来减少操作延迟并提升模拟器的运行性能。首先，让我们来看看 RetroArch 核心（RetroArch cores） 中常见的延迟优化选项。

【提示】：这些功能需要模拟器核心明确支持才能生效。你可以通过进入该系统的高级系统选项（ADVANCED SYSTEM OPTIONS），观察这些选项是否出现来判断是否支持。

预运行技术（Run-ahead）

这项技术是从“游戏视角”出发来解决延迟问题的。

生活化类比：这就像是你拥有一种“预测未来”的超能力。每当你按下按键时，系统其实已经在后台飞快地“读档”回到了几个画面之前，并帮你计算好了如果你在那时就按下按键，现在画面应该是什么样。它把未来的结果瞬间拉到了你按下按键的这一刻。

它的工作原理：
当你按下一个按钮时，RetroArch 会向过去回溯几帧（具体的帧数取决于你在预运行帧数（RUN AHEAD FRAMES）中的设置），并计算出如果你在那个时间点按下按钮，到当前时刻会发生什么。然后，它会将计算好的画面直接呈现在你按下按钮的一瞬间。大多数现代设备性能强劲，可以在瞬间完成这个“微型回退再快进”的过程。

适用场景：
此功能旨在减少那些“天生反应慢”的游戏的输入延迟。例如，有些游戏本身就会多花一两帧的时间才响应你的操作（比如著名的《超级马里奥世界》，它始终存在 2 帧的固有延迟）。

【注意】：
1. 不要在反应灵敏的游戏中使用：如果游戏本身已经能够即时响应操作，开启此功能会导致游戏画面出现抖动或掉帧。
2. 无法解决显示器延迟：此功能无法抵消由你的显示屏或电视硬件造成的延迟。请不要把它当成“劣质显示器补偿工具”来使用，具体原因请看下文。

在配置“预运行”（Run-ahead）功能时，并非帧数设置得越高越好。

【注意】：请谨慎选择跳过的帧数。如果设置的帧数超过了游戏本身的固有延迟，会导致操作指令丢失，游戏画面也会变得磕磕绊绊，就像你在玩网络游戏时遇到了极高的网络延迟（Ping）一样。

此外，这项功能对硬件性能的要求极高，设置的帧数越多，对 CPU 的负担就越重。如果你发现游戏运行变慢，请第一时间尝试关闭这个选项。

开启第二实例（Use second instance）

默认情况下，RetroArch 会在当前运行的游戏画面基础上进行后台计算。但这可能会带来一个副作用：由于游戏在后台快速“回放+快进”，会导致音效听起来断断续续。

第一步：开启选项
在设置中找到并启用 开启第二实例（USE SECOND INSTANCE）。

第二步：享受平滑音效
开启后，RetroArch 会在后台悄悄运行第二个游戏副本，专门负责计算，并在计算完成后无缝切换。这样可以显著减少音效爆音（Audio Crackle）的情况。

生活化类比：这就像是你一个人一边炒菜一边还要洗菜，难免手忙脚乱弄出声响。开启“第二实例”就像请了个助手在隔壁房间帮你洗菜，洗好了直接递给你，这样你就能专心掌勺，整个过程丝滑流畅。

【提示】：这显然会让 CPU 的工作量翻倍，但对于大多数现代机器来说，这点性能消耗完全不在话下。

自动帧延迟（Auto-frame delay）

你可能不知道，在你玩游戏时，显示器渲染画面与机器处理按键输入其实是“两拨人”在各干各的。

生活化类比：这就像是接力比赛。显示器是“接棒人”，机器是“送棒人”。
* 如果机器刚把画面处理好（送到位），显示器却刚好错过了（刚开始显示上一帧），你就得盯着旧画面等完这一整个刷新周期。
* 反之，如果机器处理画面的时机恰好就在显示器刷新前的“那一丁点儿”时间，你的操作反馈就会几乎瞬间出现在屏幕上。

自动帧延迟（Auto-frame delay） 系统的作用，就是通过自动调整，尽可能缩短这个等待时间。

虽然对于标准的 60 Hz 显示器来说，一帧的时间只有区区 16 毫秒（这在大多数游戏场景中几乎无法察觉），但对于追求极致体验的玩家来说，每一毫秒都很关键。

你可以通过手动调整帧渲染的时机，让它与显示器的刷新步调更加一致，从而减少延迟。

生活化类比：这就像是赶公交车。如果你提前太早到站，就得在大热天白等半天（延迟）；如果你踩着点去，虽然不用等，但万一路上稍微耽搁一秒（机器处理音频或逻辑变慢），你就赶不上这班车了，结果就是画面卡顿或声音刺耳。

【注意】：渲染画面离显示时间越近，留给机器处理音频和游戏逻辑的时间就越少。每款游戏对这个设置的反应都不同，过度追求低延迟可能会导致性能下降或音效断裂。

自动帧延迟（Auto-Frame Delay）

如果你觉得为每个游戏单独调试太麻烦，那么 自动帧延迟（AUTO-FRAME DELAY） 就是你的救星。

第一步：开启自动模式
在设置中找到并开启该选项。系统会自动分析当前的硬件余力（Overhead）。

第二步：动态调整
在游戏过程中，系统会实时尝试将延迟压到硬件能承受的最低限度。如果发现画面或声音开始“抗议”（出现卡顿），它会自动调高延迟以保证流畅。

第三步：设定基准线
【提示】：你手动设置的“帧延迟数值”依然有效，它将作为系统自动调整的“起点”。系统会从这个基准值开始，上下探索最合适的平衡点。

关于可变刷新率（G-Sync/FreeSync/VRR）

如果你使用的是支持 可变刷新率（Variable Refresh Rate） 的显示器，情况会变得有些不同。

虽然背后的技术细节非常复杂，但简单来说：在这种模式下，系统不再是强行去对齐显示器的固定刷新步调，而是转为同步机器处理每一帧画面所产生的实际延迟。

G-Sync / FreeSync / 可变刷新率（VRR）

解决画面延迟：打破显示器的“条条框框”

与传统的 显像管电视（CRT） 相比，现代数字显示器（如液晶显示器）有一个天生的劣势：它们内部其实运行着一台“小电脑”来管理屏幕显示。

生活化类比：这就像是两个步调不一致的齿轮。模拟器（发送画面的机器）是一个齿轮，显示器（画画的机器）是另一个齿轮。哪怕模拟器已经把画面“画好了”，它也必须原地待命，等着显示器转到正确的位置（即准备好画新的一帧）才能把图片投射出来。这就产生了延迟，尤其是在 Batocera 默认开启 垂直同步（V-sync） 的情况下。

此外，数字显示器通常只支持固定的刷新频率（如 50Hz、60Hz、120Hz 等），而老式游戏系统（尤其是掌机和街机）的刷新率五花八门。这种“频率不匹配”会带来更多的延迟和画面抖动。

核心技术：时钟偏移（Timing Skew）

为了让画面更平滑，RetroArch 使用了一项叫做 时钟偏移（Timing Skew） 的技术。

它的原理：如果游戏的刷新率和显示器“很接近”，系统会强制让游戏运行得稍微快一点或慢一点（通常只有几个百分点的差距），从而完美匹配显示器的刷新率。
优缺点：这种处理非常轻微，普通人几乎察觉不到速度变化。但如果不这样做，无法开启“可变刷新率”的用户就会遇到音效爆音等问题。
典型例子：街机版《机械战警》（Robocop）的运行频率是极其冷门的 57Hz，几乎没有任何现代数字显示器原生支持它。

【提示】：虽然强制对齐会让游戏速度与原生硬件稍有偏差，但这是为了换取流畅画面和清晰音效而做的“微小牺牲”。

不过，多亏了现代科技的奇迹，在某些特定的显示器上，这个困扰已久的难题终于被彻底攻克了！

无论是 G-sync、Freesync 还是 可变刷新率（Variable Refresh Rate，简称 VRR），它们指的其实都是同一个核心概念：不再让显示器死板地每秒刷新 60 次并让画面傻傻等待，而是把主动权交给软件，让显示器跟着游戏的节奏走。

这种技术彻底解决了前文提到的数字显示器匹配难题，但唯一的要求是：你的显示器或电视必须硬件支持这项技术。

生活化类比：这就像是把“定时发车”的公交车变成了“随叫随到”的出租车。模拟器什么时候画完一帧，显示器就立刻刷新这一帧，再也不用在车站（缓冲区）浪费时间等发车了。

【注意】：
* 常开无妨：通常情况下，一直开启 VRR 并没有什么坏处。
* 画面撕裂风险：如果你的显示器最高刷新率刚好等于（或极少数情况下高于）游戏帧率，VRR 会自动失效。在这种情况下，如果游戏帧率波动剧烈（比如电脑大作或某些吃性能的模拟器），在模式切换瞬间可能会出现极其轻微的画面撕裂。
* 模拟器表现：在使用 RetroArch 时，除非你的机器配置低到带不动模拟器，否则几乎不会遇到上述撕裂问题。

视频多线程（Threaded Video）

这是一项用“稳定性”换取“速度”的技术。

第一步：了解权衡关系
开启视频多线程后，系统会将视频渲染的任务交给独立的 CPU 核心去处理。这能显著提升运行速度，让原本卡顿的游戏变流畅。

第二步：注意副作用
【提示】：由于任务被拆分到了不同的核心，可能会导致画面出现微小的“抖动”或者输入延迟略微增加。你可以把它看作是开启了“加速模式”，虽然跑得快了，但脚下可能没那么稳。

生活化类比：这就像是把一个人的活分给两个人干。虽然干活的总速度变快了（性能提升），但由于两人需要沟通协调，偶尔可能会出现配合不默契的情况（画面细微不连贯）。

实际应用场景：
当你使用性能较弱的硬件（如开发板或老旧 PC），且发现模拟器运行速度达不到 100% 时，开启此选项是性价比最高的提速手段。

ES 界面全局选项（ES options）

在 EmulationStation（ES） 的设置菜单中，还有一些全局选项。

这些设置适用于绝大多数模拟器，其主要目的是为了在配置较低的硬件上挤出更多的性能。如果你在游玩时感到力不从心，可以尝试在这些选项中进行微调，通过牺牲一些视觉特效来换取游戏过程的丝滑顺畅。

性能压榨指南：让低配设备也能飞起来

如果你正在使用性能较弱的硬件，可以通过以下设置进一步榨取系统潜力。

ES 界面与通用性能优化

关闭 ES 线程加载（Threaded Loading）：对于单核或性能极弱的双核系统，关闭此项可以让系统资源全力供给游戏运行。
- 【提示】：开启此项后，后台抓取游戏信息（Scraping）的速度会大幅下降。
图形接口（Graphics API）选择：根据硬件特性选择最合适的图形接口（如 Vulkan 或 OpenGL），直接影响渲染效率。
- 【提示】：AMDGPU 或 Radeon 显卡用户可以尝试驱动切换技巧来优化兼容性。
调整模拟器高级设置：许多模拟器（如 Dolphin 或 PSX 系列）提供“牺牲精度换取速度”的选项。
- 生活化类比：这就像是为了让老车跑得快一点，我们拆掉了多余的内饰和隔音棉。虽然细节没那么完美了，但车速确实提上来了。
警惕性能“小偷”：
- 使用 MangoHUD 或 帧数计数器（FPS counter） 会占用额外资源。
- 开启边框装饰（Decoration set）会降低性能。
- 使用复杂的着色器（Shader sets）会显著拖慢速度。
降低分辨率：这是提升帧数最直接的方法。
- 【注意】：如果分辨率低于显示器原生分辨率，电视可能会进行额外的“后期处理”，从而引入新的操作延迟。你需要根据性能瓶颈进行权衡。

进阶调优（仅限资深玩家）

前方高能，非请勿入。 接下来的内容属于高级进阶范畴，极度依赖具体的硬件环境，且官方不提供相关技术支持。

【注意】：这些修改涉及系统的核心组件。操作不当可能导致系统不稳定，在极端情况下甚至会对硬件造成不可逆的损坏。在动手之前，请务必做好数据备份，并进行充分的研究。

CPU 调频策略（CPU Governor）

简单来说，CPU 调频策略决定了处理器在不同负载下如何调整运行频率。

生活化类比：这就像给你的汽车发动机设置不同的模式。
* “节能模式”会让发动机保持低转速，省油但没劲。
* “性能模式”则会让发动机时刻准备全速冲刺，虽然费油、发热大，但响应最快。

如果你想深入研究底层原理，可以参考以下权威资料：
* Arch Wiki：关于该主题的简明摘要。
* LWN 新闻文章：关于该功能引入与发展的深度社论。
* Kernel 官方文档：针对系统管理员的最客观、详尽的技术手册。

从 Batocera v33 版本开始，你可以在 batocera.conf 配置文件中通过修改 system.cpu.governor 这一项，手动控制 CPU 的“工作调性”了。默认情况下，系统会读取第一个 CPU 核心的状态并将其应用到所有核心上。

生活化类比：这就好比给你的 CPU 找个“管家”。有的管家很激进，只要你一干活就让 CPU 全速运转；有的管家很抠门，为了省电总想让 CPU 偷懒。

这是一个非常复杂的话题，想要彻底搞懂需要大量的阅读积累。为了方便理解，我们将其各种模式（Profile）整理成了下表：

CPU 调度模式一览表

模式名称	功能描述
高性能（performance）	让所有 CPU 核心始终以最高频率运行。在 Batocera 中通常不需要开启，因为系统已经优化了其他模式的短板。在台式机上用没问题，但非常费电。
智能调度（schedutil）	较现代且统一的方案。它会读取 CPU 的特定数值来“预测”下一步任务，并据此调整频率。它的原理类似 ondemand，但反应更优雅、迅速，也更符合未来的技术趋势。
按需分配（ondemand）	盯着 CPU 的使用率看：一旦发现任务繁重，它会毫不犹豫地瞬间拉满频率；任务减轻后，再慢慢把频率降下来。
保守模式（conservative）	同样看使用率，但性格很“稳”。即便任务很重，它也只会慢慢地一点点提高频率。非常适合那些电池供电、且受不了频率剧烈波动的移动设备。
省电模式（powersave）	强制让 CPU 运行在系统允许的最低频率。这能显著降低功耗和发热，但代价是性能大幅缩水。有时因为 CPU 处理变慢导致执行时间变长，反而并不省电。
用户自定义（userspace）	允许用户手动给每个核心设置频率。在 Batocera 中不推荐使用，因为除非你写了高级启动脚本，否则系统无法永久保存这些手动设置。

操作步骤：

第一步：确定你的需求
如果你是追求极致帧数的台式机玩家，可以考虑 performance；如果你用的是掌机，想兼顾续航和性能，schedutil 或 ondemand 通常是更好的平衡点。

第二步：修改配置
【提示】：打开 batocera.conf，找到 system.cpu.governor= 这一行，在等号后面填入你选定的模式名称（如 schedutil），保存并重启即可生效。

关于系统的性能调优，还有一些更深层的“大招”。

寻找适合你的 CPU 调度方案

并不是所有的模式在每台机器上都能用。如果你想看看自己的设备到底支持哪些模式，可以按照以下步骤操作：

第一步：获取可用列表
打开控制台，输入以下命令：

/etc/init.d/S18governor list

第二步：修改配置文件
确认支持后，你就可以在 batocera.conf 中指定模式了。例如，想让 CPU 始终火力全开：

system.CPU.governor=performance

提升响应速度：USB 轮询率（USB Polling Rate）

除了驱动内部的设置，你还可以手动调整 USB 的轮询率。轮询率越高，系统检查手柄/键盘动作的频率就越高，操作也就越“跟手”。

生活化类比：这就像是老师（系统）询问学生（手柄）有没有问题。默认情况下，老师可能每隔一会才问一次；把轮询率设为 1000Hz，就相当于老师每秒钟问 1000 次，确保你任何细微的动作都能被瞬间捕捉到。

配置方法：
你需要将参数添加到系统的启动行（Boot line）中。
* 默认设置：usbhid.jspoll=0 和 xpad.cpoll=0。这代表让内核自己决定。
* 极速设置：将两者都设为 1。这会将通用 USB 设备（键盘鼠标）和 xpad 驱动下的手柄轮询率提升至 1000Hz。

示例代码：

APPEND label=Batocera console=tty3 quiet loglevel=0 vt.global_cursor_default=0 mitigations=off usbhid.jspoll=1 xpad.cpoll=1

解决断连烦恼：USB 自动挂起（USB Auto-suspend）

有些 USB 设备在空闲时会自动进入“休眠”状态以节省电能，等你再次操作时才重新激活。

生活化类比：这就像为了省电而自动熄灭的感应灯。理论上你走过去灯就该亮，但在现实中，很多电子设备“睡着了”之后就很难被叫醒，或者叫醒后会出现短暂的失灵。

【注意】：虽然这项功能本意是好的，但它经常导致设备连接不稳定或响应迟钝。

如果你想彻底关闭这个“省电模式”，让所有 USB 设备时刻保持清醒，可以在启动行中添加 usbcore.autosuspend=-1。

操作步骤：
在你的启动配置文件中加入以下参数：

usbcore.autosuspend=-1

【提示】：在尝试此类底层修改前，建议先阅读内核官方的电源管理文档，特别是其中的警告部分，因为这类操作有时会影响笔记本电脑的续航。

禁用 USB 自动挂起配置示例

如果你决定让 USB 设备始终保持“全神贯注”，不再因为节能而进入睡眠状态，可以通过修改启动配置文件来实现。

第一步：定位启动行
找到你的启动配置文件，并在 APPEND 指令后添加参数。

第二步：添加禁用参数
【注意】：在配置行末尾添加 usbcore.autosuspend=-1。这里的 -1 代表彻底关闭自动挂起功能。

生活化类比：这就像是给你的 USB 接口下了一道“不准午睡”的严令。虽然会多消耗一点点电量，但能保证只要你一按键，系统绝对能立刻反应，不会出现那种“按第一下没反应，按第二下才触发”的尴尬情况。