EBB Software 客座博文：将 AMD FidelityFX™ Super Resolution 2 (FSR 2) 集成到 Scorn 中

最初发布于：2023年2月28日

最后更新于：2024年3月11日

EBB Software

Bojan Koprivica

Boris Usanovic

大家好，

我们是 EBB Software，一家来自贝尔格莱德的游戏开发工作室。2022 年 10 月 14 日，我们的第一款游戏《Scorn》在 PC 和 Xbox (Series X 和 S) 平台发布。在这篇博文中，我们将讨论我们如何以及为何在我们的项目中集成了 **AMD FidelityFX™ Super Resolution 2.1**。

《Scorn》是在 Unreal Engine 4.27 中开发的。《Scorn》发生在一个噩梦般的、互相关联的区域中。每个区域都是一个迷宫般的结构，有各种房间和路径可供探索。所有的故事都发生在游戏中，没有过场动画和加载屏幕来分散你对你所处的世界的恐怖现实的注意力。游戏环境由大量独特而复杂的模型和纹理构成。此外，还有相当多的 VFX 和后处理效果。考虑到所有这些因素，尤其是在 4K 分辨率下，保持高视觉保真度并达到 60fps 极具挑战性。

经过性能分析，我们发现游戏中的许多地方都严重依赖 GPU 瓶颈。主要是针对 LOD 和实例化进行的优化，在一定程度上有所帮助，但我们在游戏中的特定位置仍然严重受像素限制。由于保持高图像质量和在所有平台上达到 60fps 是我们的目标，我们决定需要使用某种升采样方法来帮助我们实现这一目标。经过一些研究，我们决定采用 AMD FidelityFX Super Resolution。

FidelityFX Super Resolution 2.1

FidelityFX Super Resolution 2.1 (FSR 2.1) 是一种通过降低 GPU 工作负载同时保持渲染帧质量的好方法。FSR 2.1 可以通过使用短帧历史来确定（以及以低于显示分辨率渲染的当前帧）像素的升采样内容，从而实现这一点。通过这种时间方法，您可以满足在所需的视觉质量水平下对更高帧率的需求。

FSR 2.1 的集成和设置

集成过程非常直接。FSR 2.1 以 Unreal Engine 插件的形式提供。AMD 在 GPUOpen 上提供了一个易于遵循的指南，可用于此目的。此外，AMD 还提供了详细文档，可能对需要更多这方面知识的人感兴趣。

关于 Microsoft 平台的集成，需要一些额外的步骤，将在后续讨论。

对于他们的平台，Microsoft 通过一个示例项目分发 FSR 2.1，该项目不是 Unreal Engine 项目。有必要为每个平台构建该项目，以便生成着色器置换文件。这是必需的，因为文件取决于使用的 GDK 版本。我们使用了 GDK 版本 220301。这要求更改示例项目中的构建脚本，以便在构建着色器置换时找到正确的 GDK 路径。为了将 Microsoft 示例项目中的更改集成到 FSR 2.1 UE 插件中，我们复制了生成的着色器置换文件，并将 Microsoft 的更改合并到 `ffx-fsr2-api.xbox` 中。

现在我们需要修改 FSR 2.1 插件以支持 Microsoft 平台并使用已生成的着色器置换文件。在 `FSR2TemporalUpscalingD3D12` 模块属性的 `SupportedTargetPlatforms` 和 `WhitelistPlatforms` 下，我们添加了 XSX 和 WinGDK。

{
    "FileVersion": 3,
    "Version": 1,
    "VersionName": "2.1.2",
    "FriendlyName": "FSR 2.1",
    "Description": "FidelityFX Super Resolution 2.1",
    "Category": "Rendering",
    "CreatedBy": "AMD",
    "CreatedByURL": "/unreal-engine/",
    "DocsURL": "",
    "MarketplaceURL": "",
    "SupportURL": "",
    "EngineVersion": "4.27.0",
    "CanContainContent": true,
    "Installed": true,
    "SupportedTargetPlatforms": [
        "Win64",
        "XSX",
        "WinGDK"
    ],
    "Modules": [
        {...
        // Nothing changed
        ...},
        {
            "Name": "FSR2TemporalUpscalingD3D12",
            "Type": "Runtime",
            "LoadingPhase": "PostConfigInit",
            "WhitelistPlatforms": [
                "Win64",
                "Win32",
                "XSX",
                "WinGDK"
            ],
        },
        {...
        // Nothing changed
        ...},
    ]
}

对于 Xbox，我们将着色器置换文件复制到 `FSR2\Source\ffx-fsr2-api\shaders\dx12-xbox`，对于 WinGDK，我们将其复制到 `FSR2\Source\ffx-fsr2-api\shaders\dx12-wingdk`。由于我们只是从示例项目中复制文件，因此有必要更改 `permutations.h` 文件中的包含路径以匹配新的文件夹结构。例如，在 `dx12-wingdk\ffx_fsr2_accumulate_pass_16bit_permutations.h` 中，新的包含路径将是

shaders/dx12-wingdk/ffx_fsr2_accumulate_pass_16bit_permutations.h: ../Source/ffx_fsr2_callbacks_hlsl.h ../Source/ffx_core_gpu_common.h ../Source/ffx_core_gpu_common_half.h ../Source/ffx_fsr2_resources.h ../Source/ffx_core.h ../Source/ffx_core_portability.h ../Source/ffx_common_types.h ../Source/ffx_core_hlsl.h ../Source/ffx_fsr2_common.h ../Source/ffx_fsr2_reproject.h ../Source/ffx_fsr2_sample.h ../Source/ffx_fsr2_upsample.h ../Source/ffx_fsr2_postprocess_lock_status.h ../Source/ffx_fsr2_accumulate.h

对插件的最后一个更改是使每个模块都能正确包含必要的文件。例如
FFXFSR2D3D12.h （已更改的行以灰色高亮显示）

#pragma once
#include "HAL/Platform.h"
#include "FFXFSR2.h"
#if PLATFORM_WINDOWS || WITH_EDITOR || PLATFORM_WINGDK
    #define FSR2_ENABLE_DX12 1

    #include "Windows/AllowWindowsPlatformTypes.h"
    THIRD_PARTY_INCLUDES_START
#ifdef _MSC_VER
    #pragma warning(push)
    #pragma warning(disable : 4190)
#endif
    #include "dx12/ffx_fsr2_dx12.h"
#ifdef _MSC_VER
    #pragma warning(pop)
#endif
    THIRD_PARTY_INCLUDES_END
    #include "Windows/HideWindowsPlatformTypes.h"
#elif PLATFORM_XSX
    #define FSR2_ENABLE_DX12 1

    #include "Windows/AllowWindowsPlatformTypes.h"
    THIRD_PARTY_INCLUDES_START
#ifdef _MSC_VER
    #pragma warning(push)
    #pragma warning(disable : 4190)
#endif
    #include "dx12-xbox/ffx_fsr2_dx12x.h"

#ifdef _MSC_VER
    #pragma warning(pop)
#endif
    THIRD_PARTY_INCLUDES_END
    #include "Windows/HideWindowsPlatformTypes.h"
#else
    #define FSR2_ENABLE_DX12 0
#endif

FSR2TemporalUpscalingD3D12.Build.cs （已更改的行以灰色高亮显示）

using UnrealBuildTool;
using System.IO;

public class FSR2TemporalUpscalingD3D12: ModuleRules {
    public FSR2TemporalUpscalingD3D12(ReadOnlyTargetRules Target): base(Target) {
        bAllowConfidentialPlatformDefines = true;
        PCHUsage = ModuleRules.PCHUsageMode.UseExplicitOrSharedPCHs;
        ...
        // Nothing changed
        ...

        if (Target.Platform.IsInGroup(UnrealPlatformGroup.Microsoft) || Target.Platform ==
        UnrealBuildTool.UnrealTargetPlatform.XSX || Target.Platform ==
        UnrealBuildTool.UnrealTargetPlatform.WinGDK) {
            PrivateDependencyModuleNames.AddRange(new string[] {"D3D12RHI"});

            AddEngineThirdPartyPrivateStaticDependencies(Target, "DX12");

            // Required for some private headers needed for the rendering support.
            var EngineDir = Path.GetFullPath(Target.RelativeEnginePath);
            PrivateIncludePaths.AddRange(new string[] {
                Path.Combine(EngineDir, @"SourceRuntimeD3D12RHIPrivate")
            });

            if (Target.Platform.IsInGroup(UnrealPlatformGroup.Windows) || Target.Platform ==
            UnrealBuildTool.UnrealTargetPlatform.WinGDK) {
                PrivateIncludePaths.AddRange(
                    new string[] {
                        Path.Combine(EngineDir, @"SourceRuntimeD3D12RHIPrivateWindows")
                    });
            } else if (Target.Platform == UnrealBuildTool.UnrealTargetPlatform.XSX) {
            PrivateDependencyModuleNames.AddRange(
            new string[] {
                "D3D12RHI"
            });

            PrivateIncludePaths.AddRange(
            new string[] {
                Path.Combine(EngineDir, @"PlatformsXboxCommonSourceRuntimeD3D12RHIPrivate"),
                    Path.Combine(EngineDir, @"PlatformsXSXSourceRuntimeD3D12RHIPrivate")
            });
        } else {
            PrivateIncludePaths.AddRange(
            new string[] {
                Path.Combine(EngineDir, @"SourceRuntimeD3D12RHIPrivate" + Target.Platform)
            });
        }
        PrecompileForTargets = PrecompileTargetsType.Any;
        } else {
        PrecompileForTargets = PrecompileTargetsType.None;
        }
    }
}

FSR 2.1 开箱即用效果非常好，并为我们提供了合理的结果。通过对以下 FSR 2.1 控制台命令进行一些调整，我们很快就能够在 PC 和 Xbox Series X 平台上获得出色的图像质量和巨大的性能提升。

r.FidelityFX.FSR2.ReactiveMaskTranslucencyBias=0.5
r.FidelityFX.FSR2.ReactiveMaskTranslucencyLumaBias=0.5
r.FidelityFX.FSR2.ReactiveMaskPreDOFTranslucencyScale=0.8
r.FidelityFX.FSR2.UseSSRExperimentalDenoiser=1
r.FidelityFX.FSR2.DeDither=1