时间超级分辨率

时间超级分辨率 （TSR）是一个与平台无关的时间分辨率修改器，它使虚幻引擎能够渲染美丽的4K图像。由于它将一些开销大的渲染计算分摊到了许多帧，图像的开销只占一小部分。其做法是渲染比虚幻引擎4中的时间抗锯齿上采样（TAAU）更低的内部分辨率。

TSR提供了一种原生的高质量上采样技术，以满足次世代游戏的需求。它实现了Nanite几何体要求的保真度和细节所需的可能性，同时允许以低得多的分辨率渲染帧，从而为Lumen提供足够的性能。

下面的比较展示了在原生4K分辨率下渲染的帧与在1080p经分辨率修改而成的4K分辨率下渲染的帧之间的质量和性能差异。使用TSR，可以实现接近4K分辨率的图像质量，同时还可将GPU帧时减半。

在以上比较中，每个图像是限制为此页面宽度的4K图像。要按完全未压缩的分辨率查看，请右键点击任一图像并将其保存到计算机，或在新的浏览器窗口中打开。

时间超级分辨率具有以下属性：

• 在输入分辨率低至1080p的情况下，渲染帧接近原生4K的质量。
• 相比于采用虚幻引擎4的默认时间抗锯齿方法，高频率背景上的可见"重影"瑕疵更少。
• 减少高复杂性几何体频闪。
• 在主机平台上支持动态分辨率缩放。
• 可在支持D3D11、D3D12、Vulkan、Metal、PlayStation 5和Xbox Series S | X的所有硬件上运行。
• 着色器专门针对PlayStation 5和Xbox Series S | X GPU架构进行了优化。

在渲染链中，TSR在景深之后发生，后续所有内容都会进行分辨率修改。

TSR的可扩展性

你可以在各个支持的平台上使用时间超级分辨率，但你需要基于项目的需要自定义每个平台的分辨率修改设置。 探索以下小节，了解你可以在项目中检查TSR的一些方式，然后相应进行缩放。

理解时间性细节累积的注意事项

单纯宣传TSR通过降低分辨率渲染所实现的帧率增加并不完全公平，因为时间分辨率修改器通常也有自身的局限性。对于静态图像，只要有足够的帧时，任何时间分辨率修改器都可以渲染出完全相同的结果。此外，与所有时间分辨率修改器一样，TSR也会逐渐累积分辨率较低的帧以收敛图像，并且只有在累积了足够的细节之后才能知晓图像的细节。例如，在第一帧中 无法知晓 几何体的厚度。

渲染分辨率由屏幕百分比控制。它控制一帧的可用信息量。收敛所需的其余信息取决于该帧其余待渲染的部分。这意味着TSR显示的信息取决于所渲染帧的分辨率和帧率两个因素，因为后者会影响细节的累积速度。

并非只有GPU会限制影响TSR的帧率，在遇到CPU瓶颈或在固定刷新率显示器上开启VSync等情况下，也存在这种限制。

在这方面，控制台命令 stat tsr 有助于发现哪些因素可能影响TSR向整体图像的累积。调用时，该命令会在调用 stat unit 时通常显示的统计数据基础上添加两项统计数据。它们是 TSR输入 和 TSR1spp 。

TSR输入 将显示每秒送入TSR的像素数，这是一项重要的宏观指标，用于了解TSR需要收敛多少数据才能得到整体图像。 渲染分辨率宽度 * 渲染分辨率高度 * 帧率 = 显示分辨率宽度 * 显示分辨率高度 * 屏幕百分比^2 * 帧率 。该指标的优点是，可以在运动中表明宏观图像质量，无需考虑显示分辨率。下表说明了该指标如何修改分辨率：

TSR 1spp 是TSR的收敛速率，即TSR获得足以达到每个像素一个取样的数据所需时间。这在运动中尤其重要，因为可能存在需要快速积累细节的解除遮挡。TSR 1spp = 1000 / (屏幕百分比^2 * 帧率)。

以下举例说明了如何使用这些数据：如果你的"屏幕百分比（Screen Percentage）"设置为50，这意味着你需要 (50/100)^-2 = 4帧，才能让每个像素至少有一个取样。如果每帧渲染需要16.6毫秒，这意味着屏幕上的解除遮挡区域将需要四倍的时间（即4*16.6 = 66.4ms）才能获得足够的数据。

TSR的分辨率修改GPU开销

TSR的主要目标是分辨率修改。其大部分GPU工作基于为其提供的分辨率进行缩放。这是由于TSR的部分GPU开销需要在比渲染分辨率更高的显示分辨率下完成。

使用 stat gpu 从控制台打开GPU统计显示。将其打开后，你可以调整主屏幕百分比，查看按100%和50%屏幕百分比渲染时性能有什么不同，就像以下从《遗迹峡谷》示例项目获取的例子那样。

TSR的视差启发法依赖深度和速度缓冲，而不是帧的场景颜色和半透明度，因为深度和速度缓冲在GPU上的完成时间通常远早于场景颜色和半透明度缓冲的完成时间。这样整个TSR视差启发法就可以在GPU上进行异步计算，用 r.TSR.AsyncCompute=2 填补因GPU未得到其他渲染算法充分利用而产生的空白。

在PlayStation 5和Xbox Series X上的《堡垒之夜》第4章，测试整个空降行动性能重播时，此做法可抵消TSR总GPU开销的约0.5ms。在重播中节省了约0.1ms，从而将有效TSR开销压低到1.5ms，并将完成帧渲染的关键路径GPU开销压低至1.1ms。

控制台变量

引擎可扩展性设置可在所有平台中缩放TSR的质量。它们使用从 低（Low） 到 电影级（Cinematic） 的预定义可扩展性组。每个组由影响不同渲染属性（包括抗锯齿）的一组控制台变量定义。

打开 [虚幻引擎根目录]/Engine/Config 文件夹下的 BaseScalability.ini 文件，可以检查可扩展性设置的使用情况。查看 AntiAliasingQuality 分段，了解TSR如何根据所用抗锯齿质量组进行缩放。更改 [你的项目根目录]\Config\DefaultScalability.ini 中的设置可修改自己项目的抗锯齿质量组。

你可能需要为项目做出调整，例如，TSR包括一种空间抗锯齿算法，每当需要拒绝历史记录以避免可能为当前帧引入重影错误的陈旧数据时，都会使用该算法。若游戏项目仍需要按更高分辨率或更高帧率渲染，可能就不需要此选项，因为所显示的锯齿可能不会被拒绝。TSR的历史记录拒绝通过 r.TSR.RejectionAntiAliasingQuality 控制。

时间分辨率修改的隐藏额外GPU成本

时间超级分辨率和其他任何时间分辨率修改器在渲染器的后期处理链中间发生。这意味着，动态模糊或色调映射器等在TSR之后运行的通道不再使用主屏幕百分比缩放。在缺少带空间分辨率修改器的辅助屏幕百分比（r.SecondaryScreenPercentage.GameViewport）的情况下，TSR的输出分辨率恰好按显示分辨率而不是渲染分辨率运行。 默认启用TSR的情况下，大量工作专注于减少在TSR之后发生的通道隐藏时间分辨率修改成本。

动态模糊

动态模糊优化在PlayStation 5和Xbox Series X上可带来3倍的动态模糊GPU性能成本改善，这些平台即使在较低分辨率的电视机上也始终显示2160p后台缓冲区。

• 使用 stat gpu 时提高了TSR成本：
  • 比较启用和禁用动态模糊的情况时，TSR成本在使用 stat gpu 时可能稍有增加。
  • 启用动态模糊时，TSR会接管其通常按输入分辨率运行的 速度展平（Velocity Flatten） 通道。这使用控制台命令r.MotionBlur.AllowExternalVelocityFlatten进行控制，并已默认启用。
  • TSR输出半分辨率场景颜色，以减少大型定向模糊核中可能出现的内存带宽瓶颈。这使用控制台命令 r.MotionBlur.HalfResInput 进行控制，并已默认启用。
• 定向模糊上的半分辨率：
  • 按显示器分辨率发生的定向模糊经过优化，可在发生非常大的移动时自动按半分辨率运行。启用此功能将降低动态模糊的VALU成本。
  • 使用控制台命令 r.MotionBlur.HalfResGather 1 启用此优化。
• 动态模糊半分辨率和四分之一分辨率：
  • TSR和动态模糊能够输出半分辨率或四分之一分辨率，这对于全都在动态模糊之后运行的高斯和卷积泛光、镜头光晕、眼部适应（自动曝光）和局部曝光很重要。

PostProcessQuality可扩展性组会对 Engine/Config/BaseScalability.ini 中的部分 r.MotionBlur.* 进行缩放。

附加说明

排除TSR故障

由于TSR是一个时序升频器，有些时候你需要诊断哪些构件影响时序升频器。首先，你可以使用 VisualizeTemporalUpscaler 显示标记查找原始输入和输出缓冲区。

你可以从关卡编辑器的 显示（Show）>可视化（Visualize） 菜单中选择 时序升频器（TSR、TAAU或第三方插件） 来访问这个显示标记。

有关更多信息，请参阅时序升频器。

针对像素闪烁进行调整

帧中发生像素闪烁的原因可能各种各样，有时问题可以得到缓解。你可使用一些控制台变量来定义像素闪烁之间的差异，比如以切线角看着一栋建筑时的像素闪烁，或像素着色器动画的像素闪烁。

你可以使用 r.TSR.ShadingRejection.Flickering.Period 来设置60hz帧中的周期，其中以相等或更高频率的亮度振荡会被视为闪烁，应加以稳定。但当这一稳定处理发生在图像上的非预期区域时，会引入重影。

TSR的这个设置之所以重要，是因为它可以将像素闪烁与其他理想的视觉效果（如像素着色器动画）区分开来。但一个重要区别是，闪烁会在任何帧率下发生。视觉效果基于时间，因此与帧率无关。这可能意味着，在60hz下表现平稳的视觉效果在较低帧率（比如24hz）下可能表现为"闪烁"。

注意，美术师创作的视觉效果必须始终不受帧率的影响，因为TSR可进行缩放来满足GPU性能。当玩家的机器以低于预期的帧率运行时，这可能带来意外影响，导致视觉效果发生变化。因此，控制台命令 r.TSR.ShadingRejection.Flickering.Period 会在帧率降至低于用 r.TSR.ShadingRejection.Flickering.FrameRateCap 定义的帧率（默认值为60hz）时自动减少闪烁。这意味着，在60hz下表现稳定的几何体细节在较低帧率下可能变得不太稳定。此行为默认情况下启用，但可以使用 r.TSR.ShadingRejection.Flickering.AdjustToFrameRate 选择退出该行为。

支持的平台

时间超级分辨率在支持Shader Model 5的所有台式机硬件中的台式机渲染器上可用。以下平台支持时间超级分辨率：

• Windows D3D11 SM5、D3D12 SM5、D3D12 SM6和Vulkan SM5
• Linux Vulkan SM5
• Mac Metal SM5
• PlayStation 5和Xbox Series S | X

TSR的分辨率修改质量和行为在所有支持的平台中完全相同。但是，TSR已针对PlayStation 5和Xbox Series S | X主机中使用的AMD RDNA GPU专门进行优化，利用16位类型和打包指令。

控制台变量