树莓派游戏模拟性能优化：7个实用方法解决掉帧与延迟问题

你是否已经开始在树莓派上体验复古游戏，却发现运行效果与记忆中的流畅感相去甚远？游戏掉帧、操作延迟，这些体验杀手有没有办法解决？当然有！本文将分享一系列经过测试的实用方法，帮助你在树莓派上获得更佳的游戏模拟体验。

通过硬件调整（如超频和防止降频）与软件配置（如输出分辨率、输入延迟优化和特定模拟器调校）相结合，可以有效提升树莓派的模拟性能。下面我将逐一介绍这些方法，并提供相应的示例和截图。由于系统和模拟器众多，你可能需要根据自己使用的具体游戏操作系统（如 Batocera、RetroPie）来定位相关设置。

1. 为游戏机选择合适的树莓派型号

开始之前，确保你的硬件足以支持你想要模拟的游戏平台至关重要。不同型号的树莓派拥有不同的 CPU 和 GPU 性能，这直接决定了其能够流畅模拟的游戏系统。

树莓派 Zero 2W 是打造便携式手持设备的绝佳选择，前提是你主要游玩对性能要求较低的老式游戏机。树莓派 3B+ 常用于经济型配置，而树莓派 4 则是一款全能型设备，几乎可以应对所有在树莓派社区中常见的游戏机模拟。最后，如果你追求尽可能多的游戏都能获得流畅体验，性能最强的树莓派 5 是最佳选择。

以下是一些热门游戏机及其对应的、能够提供流畅体验的推荐树莓派型号：

*注：N64 在树莓派硬件上模拟存在许多已知问题。
**注：在树莓派上模拟 PS2 是可能的，但尚处于前沿探索阶段，体验未必完美。

顺便一提，为所有型号配备一张高速 SD 卡都能获得更好的游戏加载速度。如果你希望存储更多游戏并进一步加速加载过程，我建议添加一块 SSD，无论是通过 USB 外置硬盘盒还是内部 NVMe SSD（针对树莓派 5 等支持型号）的方式。

2. 超频树莓派

树莓派在游戏模拟中的性能，最直接地受其处理器和图形芯片的运行速度影响。简而言之，CPU 和 GPU 速度越快，游戏体验通常就越好。树莓派允许超频至高于默认频率，从而榨取额外的游戏性能。

一些复古游戏操作系统为此提供了便利。例如，在 Batocera 中，你可以进入“开始菜单 > 系统设置 > 超频”，然后从可用预设中进行选择。

建议从较低的频率开始，检查系统是否能正常启动并在游戏过程中保持稳定，然后再尝试更高的频率。

对于 RetroPie、Recalbox 或 Lakka 等其他模拟器发行版，超频过程需要手动操作。你需要在 /boot/config.txt 文件中手动设置超频参数。变量名称因树莓派型号而异，因此你需要查找适用于你特定型号的正确变量。它们通常涉及 arm_freq、gpu_freq 和 over_voltage 等变体。

例如，树莓派 5 的超频设置可能如下所示：

over_voltage_delta=50000
arm_freq=2800
gpu_freq=1000

你的树莓派能够稳定运行的频率也因“体质”（芯片个体差异）而异。以下是一个各型号合理的超频范围参考：

注意：更高的超频设置通常需要主动散热（如风扇）和稳定的电源供应。
警告：超频最好采取循序渐进的保守策略。over_voltage 相关设置如果不当，可能会永久损坏你的树莓派，因此务必极其谨慎。

3. 防止 CPU 和 GPU 降频

你可能不知道，你的树莓派并非始终以最大能力运行。在低负载时，它会降低 CPU 和 GPU 的时钟频率以节省能耗，并在需要时提升。然而，这种频繁的升降频可能会导致游戏过程中出现卡顿。

将 CPU 调节器设置为性能模式

对于 CPU，这种行为由“CPU 调节器”控制，默认通常为“按需”模式。这对节省电量很有用，但频繁的频率变化可能影响游戏流畅度。将树莓派的 CPU 调节器切换到“性能模式”会强制处理器始终以最高速度运行。

在 Batocera 中，你可以在“开始菜单 > 游戏设置 > 电源模式”中找到此选项。
在 RetroPie 中，该设置在“RetroPie 设置 > 运行命令配置”下。
在其他使用 RetroArch 的系统中，你可以在性能相关菜单中查找此设置。

防止 GPU 降频

GPU 也有类似的机制，但你可以设置一个它将始终保持的最低运行速度。这样，GPU 从低速加速到全速所需的时间就会减少。

目前，在常见的模拟器图形菜单中可能没有简便的选项来更改此设置。一个有效的方法是通过 SSH 连接到你的树莓派，并将以下行添加到 /boot/config.txt 文件中：

gpu_freq_min=500

这个值需要根据你的树莓派型号和超频目标进行相应调整。

4. 设置目标分辨率与帧率

如果你来自 PC 游戏领域，可能会认为更高的分辨率和帧率总是更好。但对于模拟复古游戏机而言，情况并非总是如此。许多老游戏机是针对固定的像素分辨率和帧率进行开发和优化的。例如，大多数 PlayStation 1 游戏原生以 240p 和大约 30 帧/秒运行。

大多数复古游戏发行版会自动设置游戏的分辨率和帧率。有时默认设置很好，但你也可以通过调整它们来提升性能。

这里有两个经常被混淆的分辨率设置：外部输出分辨率和内部渲染分辨率。

外部缩放（宽高比）

你可以调整的第一项是游戏在显示器/电视上的显示方式，例如消除画面两侧的黑边。这被称为修改外部输出，有时也称作“外部缩放”或“宽高比”。

• 启动你想要调整的游戏。
• 按下热键（通常是 热键+B）调出游戏内模拟器菜单。（具体组合键可能因你的发行版或控制器映射而异）
  
• 找到“缩放”或“宽高比”设置。（例如在 Batocera 中，路径为：设置 > 视频 > 缩放 > 宽高比）
• 将宽高比更改为 16:9。这是现代显示器最常见的比例。
  
• 退出菜单返回游戏。游戏画面现在应该被拉伸以适应你的显示器。

如果调整后两侧仍有垂直覆盖层（如 Batocera 的装饰边框），可以通过“开始菜单 > 游戏设置 > 装饰”来关闭它们。

Earthworm Jim @ 4:3

Earthworm Jim @ 16:9

更改外部宽高比并不会改变游戏内部的图形渲染质量，因此通常不会影响游戏帧率。但接下来要讨论的内部分辨率设置，则会对性能产生显著影响。

内部分辨率

如果游戏对你的树莓派来说负担过重，运行不流畅怎么办？或者反过来，你希望让一款老游戏看起来更清晰？你可以通过修改内部分辨率来解决这两个问题。

内部分辨率直接影响图形的渲染质量。调高它会提升画质但增加硬件负担，可能导致帧率下降；调低则会减轻负担，提升流畅度，但画质会变模糊。

以下是调整方法：

• 启动你想要测试的游戏。
• 调出游戏内模拟器菜单。（例如，热键+B）
• 查找“内部分辨率”或“分辨率缩放”设置。通常可以在“快速菜单 > 核心选项 > 视频”或“增强设置”下找到。
  
• 根据情况调整：
  • 如果游戏运行不流畅，将缩放倍率从 1x（原生）降低到更小的值，如 0.5x。
  • 如果游戏运行良好，且你希望获得更好的图形效果，可以尝试将倍率增加到 1.5x、2x 或你的树莓派能够稳定维持目标帧率的更高值。
• 退出菜单返回游戏，检查性能变化。

Power Stone @ 1x

Power Stone @ 2x

请注意，此设置的具体位置因使用的模拟器核心而异，一些较老游戏机的模拟器可能根本不提供此选项。

5. 减少控制器输入延迟

你可能会想，如果不玩在线游戏，延迟有什么要紧？这里说的延迟并非网络延迟，而是输入延迟——即从你按下控制器按钮到游戏角色做出反应所需的时间。如果在玩《街头霸王》时，隆的跳跃总是慢半拍，那很可能就是输入延迟过高。

老式游戏机原本是为几乎零延迟的CRT电视优化的。但现代模拟系统、显示器、无线控制器等因素都可能引入延迟，让操作感觉迟钝。理想情况下，我们希望输入延迟尽可能低。

如果你遇到了输入延迟问题，可以尝试调整以下设置来改善：

• 如果你在使用现代电视，请将其画面模式切换到“游戏模式”。
• 垂直同步 (Vsync)：关闭。
• 跳帧：开启。
• 多线程视频：关闭。
• 提前运行帧 (Run-Ahead)：开启，并设置为 1 帧。
  
• 使用有线USB控制器，而非蓝牙连接的控制器。
• USB轮询率：如果有条件，可尝试增加到 1000 Hz（这通常需要高级用户修改 /boot/cmdline.txt 文件）。

这些选项可以根据游戏或系统进行单独配置。USB轮询率的修改仅建议高级用户尝试。

6. 禁用不必要的后台功能与服务

假设你已经将树莓派的性能推向极限，但在运行《灵魂能力》或《最终幻想IX》这类要求较高的游戏时，仍然无法达到理想的帧率。此时，关闭游戏发行版的一些非必要附加功能，可以将所有硬件资源重新集中用于游戏渲染。

你可以通过以下方式释放系统资源：

• 禁用你未使用的服务，例如蓝牙、Samba文件共享、Web管理界面、AI实时翻译或自动备份服务。
• 使用基本主题或完全禁用主题，减少前端界面的图形开销。
• 禁用特殊的着色器效果。
  
• 禁用“倒带”功能（一种即时存档/读档功能，会占用额外资源）。
• （针对 Batocera）禁用 Kodi 媒体中心。
• （针对 RetroPie 手动安装）以轻量级操作系统（如 Raspberry Pi OS Lite）为基础安装，而不是带有完整桌面环境的系统。

7. 应用针对特定游戏机模拟器的优化技巧

至此，我们已经涵盖了通用的优化方法。下一步是针对每个游戏机模拟器进行单独微调，因为每个模拟器核心都有其独特的设置，可以显著改善特定平台的运行效果。

像 SNES、Sega Genesis 或大部分老式街机游戏，通常无需太多配置即可在树莓派上完美运行。相反，下面列举一些通过调整能在树莓派上获得明显改善的游戏机平台。你可以通过游戏内模拟器菜单（热键+B）访问这些设置。

PlayStation 1

• 增强分辨率 (在 RetroArch 的 Beetle PSX 核心中)：开启。
• 增强分辨率速度黑客：开启。
• 真彩色渲染：开启。
• 缩放抖动：开启。
• 纹理过滤：双线性。
• PGXP 几何校正：开启（有助于减少3D模型抖动）。

《最终幻想7》增强分辨率关闭

《最终幻想7》增强分辨率开启

GameCube (通过 Dolphin 模拟器)

• 图形后端：如果兼容，尝试使用 Vulkan 而非 OpenGL。
• 游戏版本：尝试下载 PAL 制式（欧洲版）的 ROM，它们有时比 NTSC（美版/日版）版本在树莓派上运行得更稳定。

Dreamcast (推荐使用 Flycast 核心)

• 模拟器选择：使用 Flycast 核心，它通常比 Reicast 更优化。
• 内部分辨率缩放：如果硬件允许，可以尝试提升至 2x，Dreamcast 在树莓派上的模拟效率较高，能带来更清晰的画面。

PSP (PPSSPP)

• 延迟纹理缓存：开启。
• 跳帧：设置为 1。
• 样条/贝塞尔曲线质量：低。
• 缓冲渲染：最多 2。
• 硬件变换：开启。
• 软件蒙皮：开启。
• 画面渲染模式：混合+双三次。
• 分辨率缩放级别：根据性能调整，若卡顿则降低。
• 后处理着色器：关闭。

总结

树莓派上的游戏模拟技术已经非常成熟，通过合理的硬件选型与细致的软件调校，完全可以让大部分复古游戏焕发新生，流畅运行。从选择合适的树莓派型号、进行安全的超频，到精细调整分辨率、输入延迟和模拟器核心设置，每一步都能为最终的游戏体验加分。希望这些方法能帮助你打造出属于自己的完美复古游戏平台！

探索和优化本身也是极客乐趣的一部分。如果你对这类操作系统底层优化和开源项目的实战技巧感兴趣，欢迎在云栈社区与更多开发者交流心得，分享你的配置经验。