WindowsFormsでタイマーを作ろう2

以下、強い主張。

秒単位でしかカウントしないサンプルはタイマーを名乗るな

強い主張、以上。

60FPSを出したい

当然ですが、乱数調整用タイマーを名乗る以上は、1/60秒単位できっちり動いてもらう必要があります。

そこで、Timerの処理間隔を16(≒1000/60)msにして、表示も小数点以下2桁までにしてみました。

https://scrapbox.io/files/61b0cdc7a68833001d9ac81e.mp4

見た感じ、なんかカクカクして60fps出ているようには見えませんよね…。

改良したものがこちら。

code: sample.cs

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

using System.Windows.Forms;

namespace CSTimer

{

public partial class Form1 : Form

{

public Form1()

{

InitializeComponent();

// label1の文字列を初期化しておきます。

// 見栄えだけの問題です。

label1.Text = $"{counter / 60.0}";

}

// タイマーの値。

private int counter;

// ボタンを押したときに発生するイベント。

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

// タイマーの値を初期化。

counter = 10 * 60;

// タイマー表示を初期化。

label1.Text = $"{counter / 60.0:f2}";

// 非同期処理を投げる。

Timer();

// 多重起動されると困るのでボタンを押せないようにしておく。

button1.Enabled = false;

}

private Task Timer()

{

return Task.Run(() =>

{

// 1000ミリ秒を60等分した間隔で処理を走らせる。

var interval = 1000 / 60.0;

var nextFrame = Environment.TickCount + interval;

while (counter > 0)

{

// tickを取得。

var tick = Environment.TickCount;

if (tick >= nextFrame)

{

nextFrame += interval;

counter--;

// 表示の更新

Invoke((MethodInvoker)(() => label1.Text = $"{counter / 60.0:f2}"));

}

}

// ボタンを押せるようにする。

Invoke((MethodInvoker)(() => button1.Enabled = true));

});

}

}

}

https://scrapbox.io/files/61b0cf2dd7d35d001e8b855f.mp4

あきらかになめらかになっていますね。

ちょうどtickを取得しているので、これを見て、本当に60fps出ているのか確かめてみましょう。

code: measure.cs

// 計測用のリスト

private List<int> list = new List<int>();

private Task Timer()

{

return Task.Run(() =>

{

var interval = 1000 / 60.0;

var nextFrame = Environment.TickCount + interval;

while (counter > 0)

{

var tick = Environment.TickCount;

if (tick >= nextFrame)

{

nextFrame += interval;

counter--;

// 記録する。

list.Add(tick);

Invoke((MethodInvoker)(() => label1.Text = $"{counter / 60.0:f2}"));

}

}

// ボタンを押せるようにする。

Invoke((MethodInvoker)(() => button1.Enabled = true));

// 結果を表示する。

System.Diagnostics.Debug.Print(string.Join("\r\n", list));

});

}

計測結果がこちら。

https://scrapbox.io/files/61b0d4b2de6106001d0271ba.PNG

ちゃんと16ms間隔で………おや？ 1箇所32ms(=2フレーム)間隔になっていますね…？

ここだけではないので、偶然ではない様子……。

https://scrapbox.io/files/61b0d4c48abaf1002334c461.PNG

もっと精度を上げたい

code:nano.cs

private Task Timer()

{

return Task.Run(() =>

{

var interval = 10000000 / 60.0;

var nextFrame = DateTime.Now.Ticks + interval;

while (counter > 0)

{

var tick = DateTime.Now.Ticks;

if (tick >= nextFrame)

{

nextFrame += interval;

counter--;

list.Add(tick);

Invoke((MethodInvoker)(() => label1.Text = $"{counter / 60.0:f2}"));

}

}

// ボタンを押せるようにする。

Invoke((MethodInvoker)(() => button1.Enabled = true));

System.Diagnostics.Debug.Print(string.Join("\r\n", list));

});

}

https://scrapbox.io/files/61b0d37fc6e3b20023c379b1.mp4

(見た目上はほぼ変わらんよ…)

そして計測結果がこちら。

https://scrapbox.io/files/61b0d4d6f4b7fe001dcdf978.PNG

案外バラバラな印象を受けるかもしれませんが、じつはこれ、3回ごとの平均はほぼぴったり1/60秒になっているのです。すごい！！！

https://scrapbox.io/files/61b0d4e8de6106001d0274f5.PNG

(計測データは依然取ったものなので上のとは別)

そもそも乱数調整用タイマーは、じつのところ、ぴったり1/60秒で動いてくれる必要は無く、1ミリ秒程度の誤差なら無視しても大丈夫なのです。よってこれで完成！！！！

ちなみに最初のTimerで書いたコードは25ms間隔とかになってて精度カスでした。

オマケ：Beep音を出したい

code: invokeBeep.cs

...

Task.Run(() => Invoke((MethodInvoker)(() => Console.Beep())));

...

あんまり短期間に鳴らしすぎると死ぬかも。

〆め

これであなたもタイマーマスターです。今回作ったものはタイマープログラムの基礎みたいなもので、もっと機能豊かなタイマーや、画像処理を利用したフレーム間隔計測ツールなど、様々に応用できるはずです。みなさんもツールを作って乱数調整を豊かにしましょう。

明日こそ本当に埋まっていないので全裸待機しています。

2022/04/18追記

タイマー表示がネストされている(TabControlの中とか)と再描画が重くなり、十分なfpsが出ない場合があります。注意しましょう。