70 analyzing the performance of your visionos app

project/visionos/Markdown/analyzing-the-performance-of-your-visionos-app.md

@@ -0,0 +1,203 @@
+# 分析 visionOS 应用的性能
+
+使用 Instruments 中的 RealityKit Trace 模板来评估和改进 visionOS 应用的性能。
+
+## 概述
+
+为了保持 Apple Vision Pro 的沉浸感，系统会尝试以恒定的速度为设备显示屏提供最新图像，并以最小的延迟响应交互。任何视觉上的不流畅或响应延迟都会干扰空间体验。长时间较高的功耗或较短时间内的极端功耗会触发散热措施，从而影响体验质量。最大限度地减少应用对系统资源的使用，并确保应用在平台上的良好表现非常重要。你在为其他 Apple 平台开发时使用的许多最佳实践和优化过程也同样适用于为 visionOS 开发。有关在其他平台上优化应用的更多信息，请参阅[提高应用性能](https://developer.apple.com/documentation/Xcode/improving-your-app-s-performance)。
+
+要获取有关渲染瓶颈、高系统功耗以及影响 visionOS 应用响应速度的其他问题的有用信息，请使用 Instruments 中的 RealityKit Trace 模板对应用进行剖析。此模板可帮助你识别：
+
+- 复杂或频繁更新的内容，这些内容会导致渲染服务器错过截止时间并丢帧。
+- 导致系统功耗过高的内容和任务。
+- 主线程上长时间运行的任务，这些任务会影响输入事件的有效处理。
+- 在其他线程上运行但来不及同步回主线程进行视图层次更新的任务。
+
+> 注意  
+> 你可以使用真实设备或模拟器进行剖析，但要获得最准确、最可行的信息，请使用真实设备。Mac 上的模拟器与真实设备之间存在软件和硬件差异，因此无法依赖计时信息。模拟设备对于快速迭代和改进不基于时间的性能方面非常有用。
+
+### 打开新的跟踪文档
+
+要创建新的跟踪文档，请执行以下操作：
+
+1. 在 Xcode 项目窗口中选择应用的配置方案（scheme）和一个 visionOS 运行目标（run destination）。
+2. 选择产品（Product） > 配置文件（Profile）。
+3. 选择 RealityKit Trace 模板。
+4. 选择 Choose 按钮。
+
+<img src="https://docs-assets.developer.apple.com/published/9148e528838e80f7463e3a5ada67d624/[email protected]" alt="仪器模板选择器对话框将显示多个跟踪模板，并选择 RealityKit Trace 模板。对话框右下方显示'取消'和'选择'按钮。">
+
+或者，启动 Instruments 并从模板选择对话框中选择一个目标应用。
+
+RealityKit Trace 模板包括了以下工具：
+
+RealityKit Frames  
+    捕捉 visionOS 渲染服务器生成帧的渲染时间和生命周期。该工具可显示帧何时错过渲染截止时间，并提供平均 CPU 和 GPU 渲染率。
+
+RealityKit Metrics  
+    从包括渲染、提交、动画、物理和空间系统在内的整个渲染流水线中获取全面的时序信息。该工具可识别应用进程或渲染服务器中因应用内容而产生的潜在瓶颈，并指出需要优化的中度和高度系统功耗使用区域。
+
+运行循环（Runloops）  
+    捕获并显示 Runloop 执行详情。
+
+时间剖析器（Time Profiler）  
+    以固定时间间隔剖析所有进程在所有内核上运行的线程。
+
+挂起（Hangs）  
+    捕获并显示主线程未响应的时间段。
+
+Metal Application  
+    记录 Metal 应用事件。
+
+考虑为特定调查添加其他跟踪工具。例如，你可以使用“热状态（Thermal State）”工具记录设备热状态，以检查热压力是否限制了性能。
+
+### 配置你的工作流程
+
+单击窗口左上角的录制按钮，开始捕获配置数据。在应用中执行要调查的操作。完成操作后，再次单击记录按钮以停止录制。
+
+要调查性能问题或分析系统功耗影响，请单独对应用进行剖析，以了解应用对系统性能的影响并确保获得最可行的信息。对于需要与其他应用同时运行的应用，请在其他应用运行时再次对你的应用进行剖析，以了解用户如何体验你的应用与其他应用的结合使用。
+
+### 检查帧渲染性能
+
+为了保持流畅的视觉体验，系统会尝试以每秒 90 帧 (FPS) 的速度为 Apple Vision Pro 渲染新帧。根据所显示的内容和当前环境，系统可能会以其他帧率进行渲染。每帧都有一个基于目标帧率的渲染截止时间。如果不能按时完成，就会导致丢帧。这会造成整体空间体验不佳。用户往往会在 Persona 和 SharePlay 体验的视觉表现、视频播放和滚动中注意到这一点。RealityKit Frames 工具会在其时间轴的“帧（Frames）”部分显示渲染每一帧所花费的时间：
+
+<img src="https://docs-assets.developer.apple.com/published/bfa9929d11dbe27848e4a012c12e04d9/[email protected]" alt="RealityKit Frames 工具时间轴的截图显示了三种可视化效果： 帧、CPU 平均帧时间和 GPU 平均帧时间。帧可视化表示渲染每个帧所花费的时间。其他两个可视化显示 CPU 和 GPU 处理帧所花费的平均时间。">
+
+放大后，你可以识别出丢帧较多的区域，或帧运行接近渲染截止时间的区域。时间轴使用绿色标识在截止时间前完成渲染的帧，橙色标识在截止时间前完成渲染的帧，红色标识未完成渲染而被渲染器丢弃的帧。掉帧会导致空间体验不佳，但在接近渲染截止时间时完成渲染的帧也暗示着性能问题。按住 Option 键并拖动可放大一个帧或一组帧，以查看其生命周期的各个阶段：
+
+<img src="https://docs-assets.developer.apple.com/published/d66a82496b69a01480d8993de322edb0/[email protected]" alt="同一 RealityKit Frames 工具时间轴的截图，放大后可显示 Frames 可视化中的更多细节。框架可视化中的每个块代表一个框架。每个帧块包含三行矩形，代表在不同任务上花费的时间。最上面一行包含一个帧编号，并表示该帧所花费的总时间。中间一行的 CPU 和 GPU 块分别表示进程所花费的时间。最后一行的区块表示帧处理的更细化阶段所花费的时间。">
+
+这可以让你深入了解需要进一步调查的渲染流水线部分。该时间轴还包括可视化平均 CPU 帧时间和平均 GPU 帧时间的部分，以指示计算帧的处理类型。时间轴上没有帧块的区域表示在一段时间内，用户的周围环境没有发生变化，应用也没有更新。在这段时间内，渲染服务器会避免计算发送给合成器的新帧，这有助于优化功耗。
+
+### 监控系统功耗
+
+当热量水平上升到会触发系统散热的级别时，性能就会下降，并对应用的响应速度产生负面影响。优化功耗可避免这种负面影响。RealityKit Metrics 工具的时间轴包括系统功耗影响部分，用于识别应用中功耗较高的区域：
+
+<img src="https://docs-assets.developer.apple.com/published/a9a59b3a216297a7fcdd87933e9b8c38/[email protected]" alt="RealityKit Metrics 工具时间轴的截图显示了两个可视化内容： 瓶颈和系统功耗影响。瓶颈可视化包含橙色和红色标记，用于指示渲染瓶颈。系统功耗影响可视化包含一个高度不等的图表，上面有绿色、橙色和红色区域。">
+
+如果时间轴显示绿色，则表示该工具认为应用对系统功耗的影响较小，足以维持。显示橙色或红色的区域表示系统功耗可能会导致热量水平上升并触发散热措施。这会降低系统资源的可用性，从而导致视觉中断和响应速度问题。
+
+> 注意  
+> 如果渲染服务器因热压力而无法保持 90 FPS 的目标帧率，它可能会将帧率降低一半。出现这种情况时，帧轨中的所有帧都会显示为错过了渲染截止时间。其他因素也会导致帧率降低，包括系统处理内容的复杂性和频率。使用“热状态（Thermal State）”工具来确定是热条件导致了帧率限制，还是其他因素造成的。
+
+### 识别瓶颈
+
+RealityKit Metrics 工具时间轴的瓶颈部分包含一些标记，这些标记指示应用或渲染服务器的高开销，这些开销会导致丢帧和高系统功耗。遇到这些问题时，请检查时间轴是否标出了可以解决的瓶颈。双击标记即可在工具窗口底部的详细信息区域显示更多信息。如果详细区域被隐藏，选择查看（View） > 详细区域（Detail Area） > 显示详细区域（Show Detail Area）即可显示。渲染服务器通常会在 CPU 或 GPU 上遇到瓶颈。工具会根据严重程度和类型对瓶颈进行分类。
+
+要将详细区域中列出的瓶颈过滤到特定时间段，可在时间轴内拖动选择区域。要查看按严重程度和类型分类的瓶颈大纲视图，请从详细信息区域左上角的菜单中选择 Summary: RealityKit Bottlenecks。单击大纲视图中严重程度或类型右侧的箭头按钮以显示该类别的瓶颈列表。
+
+选择特定瓶颈时，扩展详情会为你提供解决瓶颈问题的建议--如果扩展详情被隐藏，请选择查看（View） > 显示扩展详情（Show Extended Detail）来显示扩展详情。
+
+<img src="https://docs-assets.developer.apple.com/published/bc36ed27422b4cfbdba93bebb868466b/[email protected]" alt="仪器窗口显示来自 RealityKit Trace 模板的剖面数据。窗口顶部显示 RealityKit Frames、RealityKit Metrics、Runloops、Time Profiler 和 Hangs 工具的时间轴。选中 RealityKit Metrics 工具的时间轴，窗口底部的详细信息区域会显示 RealityKit 瓶颈的摘要，并选中实体提交瓶颈。右侧的扩展细节侧边栏会显示建议列表。">
+
+### 探索与瓶颈有关的指标
+
+跟踪提供了额外信息，你可以利用这些信息确定要在应用中做出的更改，以解决瓶颈问题。单击 RealityKit Metrics 工具时间轴的扩展箭头，可显示每个主要工作类别的特定图表。使用与这些图表相关的指标来确定哪个 RealityKit 功能对应用进程或渲染服务器中的高 CPU 帧时间影响最大。在理解这些图表时，低数值表示更好的性能和功耗。这些指标代表了所有正在运行的应用的数值，因此在尝试优化这些指标时，只运行你的应用即可。
+
+<img src="https://docs-assets.developer.apple.com/published/1eb07427ddaf51ad899be60f6065593d/[email protected]" alt="RealityKit Metrics 工具时间轴的截图，展开后可显示 3D 渲染、核心动画渲染、实体提交、RealityKit 动画、RealityKit 物理和空间系统的其他图表。">
+
+三维渲染  
+    与渲染服务器中 3D RealityKit 渲染成本相关的指标。这包括来自所有应用的绘制调用、三角形和顶点的数量。
+
+核心动画渲染  
+    与渲染服务器中 UI 内容渲染成本相关的指标。这包括所有应用的渲染通道、屏幕外渲染通道和半透明 UI 网格总数。
+
+实体提交  
+    与应用和渲染服务器中实体提交成本相关的指标。这包括所有应用与渲染服务器共享的 RealityKit 实体数量，以及在特定时间间隔内从所有应用接收的更新数量。
+
+RealityKit 动画  
+    与应用和渲染服务器中的 RealityKit 动画成本相关的指标。这包括所有应用中骨骼动画的数量。
+
+RealityKit 物理  
+    与应用和渲染服务器中 RealityKit 物理模拟、碰撞和命中测试的成本相关的指标。这包括所有应用中使用的刚体计数和碰撞器数量，以及 UI 和其他 3D 内容使用的物理形状类型。
+
+空间系统  
+    与渲染服务器空间算法成本相关的指标。这包括所有应用中自定义锚点的数量。
+
+> 提示  
+> 某些部分的图表结合了多个单独的指标。标题会通过显示图表计数来说明这一点。单击时间轴标题的底部并向下拖动，可显示每个指标的单独图表。例如，“三维渲染”时间轴可能会在标题中显示 13 个图形；展开该时间轴，就会显示 “三维网格绘制调用”、“三维网格三角形”、“三维网格顶点”和其他 10 个指标的单独图表。
+
+应用进程的时间轴有助于汇总工具中有关进程的信息，以及渲染服务器为流程完成的工作。
+
+<img src="https://docs-assets.developer.apple.com/published/aaea5f2efe2e70b2f89260bfdc9126bc/[email protected]" alt="应用进程时间轴的截图显示，左侧是应用的名称，下方有一个标有进程的弹出按钮。右侧的时间轴图显示了标有 3D 渲染、音频回放、自定义现实系统、实体提交和 RealityKit 物理的 RealityKit 系统时间。">
+
+从时间轴标题的弹出式窗口中选择一个选项，即可在时间轴中显示不同的图表：
+
+运行循环（Runloops）  
+    每个线程花费在等待或忙碌上的时间。
+
+挂起（Hangs）  
+    主线程未响应的时间。
+
+时间概况（Time Profile）  
+    CPU 使用率和生命周期状态。
+
+RealityKit 系统时间（RealityKit 系统时间）  
+    归因于 RealityKit 系统的开销。
+
+选择应用进程的时间轴后，可通过左上角的弹出按钮选择要在详细信息区显示的仪器摘要和配置文件数据：
+
+<p width="30%" align="center">
+    <img src="https://docs-assets.developer.apple.com/published/15d6ce198ee4578c1f8c155e213be2a8/[email protected]" alt="你可以选择显示进程的详细信息菜单，按仪器分类： 挂起、RealityKit Metrics、Runloops 和 Time Profiler。挂起的选项包括摘要：挂起、挂起和挂起风险。RealityKit Metrics 的选项包括摘要： RealityKit 系统 CPU 时间。运行循环选项包括摘要： Runloop Intervals、Runloop Busy Intervals 和 All Runloop Intervals。Time Profiler 的选项包括 Profile、Samples 和 App Lifecycle。">
+</p>
+
+要按时间筛选详细信息区域中的信息，请在上面的时间轴中选择时间段。
+
+### 检测主线程上的延迟
+
+在应用的进程时间轴中选择挂起，以识别跟踪中可能存在交互延迟的时间。使用 RealityKit Metrics 和 Time Profiler 摘要，更好地了解应用正在进行的工作。从详细信息区域弹出菜单中选择以下选项：
+
+概况和样本（Profile and Samples）  
+    显示来自 Time Profiler 工具的信息，以确定应用在挂起期间正在执行的操作。
+
+摘要（Summary）  
+    RealityKit 系统 CPU 时间：显示 CPU 在各种 RealityKit 系统操作上花费的最短时间、最长时间和平均时间。
+
+优化你发现的任何三维渲染更新、命中测试和碰撞工作。有关解决应用挂起的更多信息，请参阅[提高应用的响应速度](https://developer.apple.com/documentation/Xcode/improving-app-responsiveness)。
+
+### 管理音频开销
+
+使用进程时间轴的音频回放部分来识别音频开销较大的区域。在 visionOS 上运行应用时，系统默认使用空间音频。它会实时处理有关你的位置、周围环境和音源当前位置的信息，以生成身临其境的音频体验。如果你在应用中包含过多需要系统根据音源在空间中的位置进行调整的并发音源，这类对系统资源的需求增加可能会导致音频输出延迟。
+
+要减少空间音频工作量，请限制：
+
+- 并发播放的音源数量
+- 移动音源的数量
+- 声场的大小
+
+考虑创建一个音频播放器池，以限制应用使用的最大播放器数量。在适当情况下，将播放器放在固定实体上，而不是移动实体上。同时初始化多个音频播放器会造成很大的开销，从而影响系统的其他方面，如渲染性能。请考虑系统在这些分配过程中完成的其他任务，并将它们间隔开来。想了解更多信息，请参阅[创建出色的空间播放体验](https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2023/10070)。
+
+### 剖析自定义材质以进行优化
+
+在为自定义材质添加更多视觉效果之前，使用 Metal System Trace 模板对其进行单独剖析。检查 Metal GPU 成本，并尝试优化每帧的 GPU ALU 指令和 GPU 纹理读写。有关使用此模板的更多信息，请参阅[分析 Metal 应用的性能](https://developer.apple.com/documentation/Xcode/Analyzing-the-performance-of-your-Metal-app)。
+
+为了使用 Metal 应用工具准确地剖析自定义材质，请设置一个固定的性能状态：
+
+1. 单击并按住录制按钮，然后选择录制选项。
+2. 选择 Metal Application 工具选项。
+3. 将计数器设置设为“性能限制器（Performance Limiters）”。
+4. 将性能状态设置为最小或中等。
+
+<p width="80%" align="center">
+    <img src="https://docs-assets.developer.apple.com/published/84a2869aec6cd65e4382ca3d079a7543/[email protected]" alt="仪器录音选项的图像。图像顶部会出现一个弹出按钮，上面标有'选项'和'金属应用'。弹出按钮下是标题为 GPU 的部分。该部分显示三个弹出按钮，分别标有'选中 M2 的设备'、'选中性能限制器的计数器集'和'选中中等的性能状态'，以及一个标有'已启用着色器时间轴'的未选中复选框。">
+</p>
+
+用户视线的位置、用户与内容的距离以及应用显示的内容数量都会影响 Reality Composer Pro 自定义材质的 GPU 工作量。要比较跟踪，请尽可能地保持这些因素的一致性。对于在完全沉浸式空间中使用的自定义材质，请尝试在剖析时移除场景中的所有其他内容，以隔离材质的开销。对于用于其他类型内容的自定义材质，可考虑在测试场景中将其固定在用户的头部，以便与用户的距离保持固定。
+
+> 注意  
+> 当你的应用使用 [Metal](https://developer.apple.com/documentation/metal) 和[合成器服务（Compositor Services）](https://developer.apple.com/documentation/compositorservices)框架来呈现完全沉浸式体验时，由于你的应用必须渲染的像素数量较多，因此使用无光或廉价的自定义材质就变得更加重要。
+
+---
+
+## 另见
+
+### 性能
+
+- [为你的 visionOS 应用创建性能计划](https://developer.apple.com/documentation/visionos/creating-a-performance-plan-for-visionos-app)  
+确定应用的性能和功耗目标，并制定衡量和评估这些目标的计划。
+- [降低用户界面在 visionOS 上的渲染成本](https://developer.apple.com/documentation/visionos/reducing-the-rendering-cost-of-your-ui-on-visionos)  
+在 visionOS 上优化 2D 用户界面的渲染。
+- [在 visionOS 上降低 RealityKit 内容的渲染成本](https://developer.apple.com/documentation/visionos/reducing-the-rendering-cost-of-realitykit-content-on-visionos)  
+优化应用的三维增强现实内容，以便在 visionOS 上高效渲染。
+- [了解 visionOS 渲染流水线](https://developer.apple.com/documentation/visionos/understanding-the-visionos-render-pipeline)  
+比较 visionOS 在处理事件和管理渲染循环方面与其他 Apple 平台的不同之处。