4. 性能指标定义：帧率、延迟、抖动与吞吐量

在 Camera HAL 链路调优中，性能指标是衡量系统质量与瓶颈定位的标尺。本章定义四个核心指标——帧率（FPS）、延迟（Latency）、抖动（Jitter）与吞吐量（Throughput），并给出在 HAL 层与驱动层的标准测量方法。

4.1 帧率（FPS）

定义： 单位时间内 Camera 系统输出完整帧的数量，单位 fps（frames per second）。Preview 链路通常要求 30 fps，Capture 链路要求 10~30 fps（取决于分辨率与 HDR 模式）。

测量方法：

• HAL 层打点： 在 processCaptureRequest 入口与 notify 回调中记录时间戳，统计 1 秒内完成的帧数。
• 驱动层： 通过 v4l2-ctl --stream-mmap --stream-count=300 采集 300 帧，计算平均 FPS。
• 应用层： 使用 dumpsys media.camera 查看 mFpsRange 与实际输出帧率。

4.2 延迟（Latency）

定义： 从触发请求到对应帧数据到达应用层的总耗时，单位 ms。Preview 延迟通常要求 < 50 ms，Capture 延迟 < 100 ms（单帧）。

分类：

测量方法：

• 硬件打点： 使用 GPIO 或 ftrace 标记 sensor VSYNC 与 ISP 输出时刻。
• 软件打点： 在 HAL 的 processCaptureRequest 与 processCaptureResult 中插入 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC)。
• 工具： perfetto 或 systrace 抓取 Camera 服务与 HAL 的 trace 事件。

4.3 抖动（Jitter）

定义： 帧间间隔（Inter-Frame Interval）的变异程度，反映帧率稳定性。单位 ms 或 %。高抖动会导致预览卡顿、视频录制丢帧。

计算公式：

Jitter = stddev(Δt₁, Δt₂, ..., Δtₙ)
其中 Δtᵢ = timestampᵢ - timestampᵢ₋₁

测量方法：

• 帧时间戳分析： 从 processCaptureResult 中提取 timestamp 字段，计算连续帧间隔。
• 工具： cameralog -j 或自定义脚本解析 dumpsys media.camera 的帧时间戳列表。
• 阈值： 对于 30 fps 目标，帧间隔应为 33.33 ms。抖动 < 2 ms 为优秀，< 5 ms 为可接受，> 10 ms 需优化。

4.4 吞吐量（Throughput）

定义： 单位时间内 Camera 系统处理的数据量，单位 MB/s 或 MP/s（百万像素/秒）。反映带宽瓶颈与处理能力。

关键公式：

Throughput (MB/s) = 帧率 (fps) × 单帧数据量 (MB)
单帧数据量 = 宽 × 高 × 像素位深 / 8 / 1024 / 1024

典型场景：

测量方法：

• 带宽测量： 使用 perf stat -e ddr_bandwidth 或 busybox devmem 读取 DDR 控制器计数器。
• HAL 层统计： 在 processCaptureResult 中累加 buffer.size，除以时间窗口。
• 瓶颈定位： 对比实际吞吐量与理论带宽，若低于 70% 则需检查 ISP 时钟、DDR 频率或 DMA 配置。

4.5 指标关联与调优优先级

四个指标相互影响，调优时需权衡：

• FPS vs Latency： 提高 FPS 通常降低单帧延迟，但可能增加 ISP 负载导致抖动。
• Jitter vs Throughput： 高吞吐量接近带宽极限时，抖动必然增大。
• 调优顺序： 先保证 FPS 达标 → 再优化延迟 → 控制抖动 → 最后验证吞吐量不超限。