获取分辨率函数是什么_运行时动态分辨率

最新推荐文章于 2020-12-09 05:30:40 发布

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文章标签：获取分辨率函数是什么

本文介绍了动态分辨率优化，以Unreal为例讲解实现方案。其基本原理是根据GPU使用情况调整Viewport大小。实现中可通过Query工具获取GPU运行时间。Unreal在viewport操作上封装良好，有多种拷贝策略，还可重写相关类设计动态分辨率策略，并给出了代码索引。

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动机

在使用unity的时候，隔壁项目组做了一个优化，就是用不同的分辨率分辨渲染UI和场景，由于UI对分辨率的敏感性要更高。当然了，这种优化是非常普遍的，Unreal默认的行为就是这种，后面会介绍它的实现方案。我在我们自己的项目中也去做了这个优化，在实现的过程中，当时我在玩《马里奥奥德赛》，我能明显感觉到分辨率在运行时在动态改变。我在网上也查了一下，看到了这篇文章，也验证了我的感觉。随即就产生了，既然场景和UI已经分开了，那么更进一步，让场景能够在GPU瓶颈的时候动态改变来获得稳定的帧数。当时我们使用的unity版本还比较老，是我自己实现的，后来unity自带了动态分辨率，但只对xbox开放，unreal现在也有实现，但只支持某些平台，现在的做法只需要改一些引擎的代码来支持我们需要的平台。由于现在我使用的是unreal了，所以，实现的介绍以unreal的为例。

动态分辨率的基本原理

基本原理很简单，就是在渲染场景的时候，根据GPU的使用情况，调整Viewport的大小，然后再把场景的rendertarget上的内容blit到最终的rt上。

当然，过程中一般是sub-sampling，你也可以让RT大于backbuffer的大小，这样可以super-sampling。

Query

在实现动态分辨率的中，很总要的一个点是获取GPU的运行时间，各个图形API都提供了叫Query的工具，用来获得GPU的时间。以vulkan为例，它以commands为单位计时，将结果保存到一个query pool里面，然后通过接口可以获取到结果，结果是一个timestamp，将结果相减可以得到时间。

Unreal的实现

在介绍Unreal的实现之前，先简单介绍一下unreal对于渲染分辨率viewport相关的一些东西。对于每一个scene render都有一个view的数组，也就是这个场景可能被渲染了多少次，在view中有个viewrect，就是存着viewport的信息，在每次draw的时候，就会使用这个数据设置viewport。动态分辨率就是，如何去设置这个viewport的策略之一。这是第一步，后面还需要把绘制的内容画到最终的RT上，过程就是上面提到的那样，把绘制的RT中viewport大小的像素采样拷贝到最终的RT上。对于什么时候拷贝，Unreal有几个策略。之前提到的一个策略，就是把UI和场景的分辨率分开，unreal叫spatial upscale，过程如下图：

拷贝（后面所说的拷贝都包含采样过程）发生在UI渲染之前。还有一个策略叫 Temporal Upsample，拷贝的时机是发生在做TAA之前，或者说是在TAA发生的时候同时做了upscale和TAA，这样是为了提升TAA的质量，当然也增加了TAA及之后后处理的消耗。

在此基础上unreal更进一步，组合上面的两个让UI在更高的分辨率渲染，unreal叫secondary spatial upscale。

介绍这些的是为了说明，unreal在viewport操作上已经封装的很好，被广泛使用，而且动态分辨率是在这个基础上对分辨率的更改。在以上的方案里面，动态分辨率是作用在view geometry上的，也就是在第一阶段的分辨率下作用的。在第一阶段的分辨率控制里，也就是scene的渲染中，有ISceneViewFamilyScreenPercentage的接口负责对分辨率的计算，动态分辨率是其中的一个实现，包括有FLegacyScreenPercentageDriver，FDefaultDynamicResolutionDriver，ISceneViewFamilyScreenPercentage（Oculus）。默认情况下也有FLegacyScreenPercentageDriver来处理viewport的大小，主要处理可能后处理需要的对分辨率的修改。在渲染开始的时候，render函数里面会调用PrepareViewRectsForRendering方法来设置viewport，方法里面就会调用ISceneViewFamilyScreenPercentage的ComputePrimaryResolutionFractions_RenderThread方法来获得我们设置的viewport的大小。动态分辨率是在渲染之前计算好的，ComputePrimaryResolutionFractions_RenderThread只是取出来。计算过程是这样的，首先需要N帧的GPU时间和CPU的game和render线程的时间，需要CPU时间是为了排除有可能是CPU的瓶颈导致了帧率下降，这个时候即便降低分辨率，对整体帧率也不会有影响。在排除CPU的瓶颈的可能下，对历史的记录每帧计算，unreal是假定GPU的时间正比于分辨率缩放的平方，

SuggestedResolutionFraction = (
                    FMath::Sqrt(TargetedGPUBusyTimeMs / FrameEntry.TotalFrameGPUBusyTimeMs)
                    * FrameEntry.ResolutionFraction);

简单就是这样计算的，然后对计算后的数值乘上权重，权重是随着计算帧离当前帧的距离，等比递减，然后再加权平均一下，得到最终的分辨率。 Unreal将策略封装在了一个FDynamicResolutionHeuristicProxy中，我们可以自己重写这个类来设计属于自己的动态分辨率的策略。我在使用过程中，用unreal自带的策略结果已经可以了，当然随着项目的需求改变，或许就不能满足了。最近看到有同学说viewport是rendertarget，怕是对viewport产生了很大的误会，viewport只是需要跟一个backbuffer rendertarget做绑定罢了。

Unreal代码索引：设置分辨率调整接口SetScreenPercentageInterface（GameViewportClient.cpp->UGameViewportClient::Draw）设置视口大小（SceneRendering.cpp->FSceneRenderer::PrepareViewRectsForRendering）视口大小计算（DynamicResolution.cpp->FDynamicResolutionHeuristicProxy::RefreshCurentFrameResolutionFraction_RenderThread）

引用：

https://docs.unrealengine.com/en-US/Engine/Rendering/DynamicResolution/index.html

https://docs.unrealengine.com/en-US/Engine/Rendering/ScreenPercentage/index.html#temporalanti-aliasingupsample

https://nintendoeverything.com/super-mario-odyssey-full-tech-analysis/

https://www.khronos.org/registry/vulkan/specs/1.1-extensions/html/chap17.html