Arm已成为移动端游戏的中心。99%的智能手机都在Arm上运行，我们是全球移动游戏开发人员构建、优化和部署高性能、高效和引人入胜游戏的重要计算平台。
虚幻引擎社区的朋友们，大家好。我是来自ARM生态系统团队的员工开发者推广专员Julie Gaskin。如今，视觉质量已成为移动游戏开发者的首要任务。随着技术的不断迭代，移动硬件的性能越来越高，与传统游戏平台的差距逐渐缩小。GPU性能的提升，使复杂光照、高保真效果等曾经专属于PC和主机平台的特性，在移动游戏中变得越来越普遍。
尽管取得了这些进步，移动设备仍面临着诸多限制。这些设备采用电池供电，容易过热，并且要输出到像素极其密集的高分辨率屏幕上。因此，每一个像素、每一次优化都很重要。
现代移动游戏为了实现复杂光照、后期处理特效、动态世界，甚至光线追踪的初步探索，正在不断突破这些性能极限。不过，在高密度屏幕上进行高帧率渲染会造成一定的性能损耗。它会显著增加功耗，加重GPU负担，快速耗电，在力求达到玩家现在要求的视觉效果时尤其明显。
尽管取得了这些进步，移动设备仍面临着诸多限制。这些设备采用电池供电，容易过热，并且要输出到像素极其密集的高分辨率屏幕上。因此，每一个像素、每一次优化都很重要。
现代移动游戏为了实现复杂光照、后期处理特效、动态世界，甚至光线追踪的初步探索，正在不断突破这些性能极限。不过，在高密度屏幕上进行高帧率渲染会造成一定的性能损耗。它会显著增加功耗，加重GPU负担，快速耗电，在力求达到玩家现在要求的视觉效果时尤其明显。
移动端上采样
输入上采样。通过以较低分辨率渲染图像，再以智能方式重建图像，可以在保持视觉质量的同时，降低GPU负载。
PC与主机平台拥有多种先进的上采样方法，例如空间上采样、空间-时间上采样，以及基于机器学习的方法，效果都相当惊艳。但这些技术在移动设备上往往难以实现。它们通常存在以下问题：
- 计算量过大
- 功耗过高
- 或者未针对智能手机的限制进行优化
Arm精锐超级分辨率（Arm ASR）
Arm精锐超级分辨率（Arm ASR）是一款基于着色器的时间上采样器，专为移动设备而设计，能够高效实现高质量的图像重建。这意味着，开发者可以在不损失视觉保真度的情况下，大幅降低高质量内容的GPU工作负荷。
Arm ASR依托AMD’s FidelityFX™超分辨率2（FSR 2）构建；一种开源时间上采样解决方案，已在PC和主机游戏中通过实战检验。针对移动平台的独特需求，我们在FSR2的基础上进行了扩展和优化，专为移动平台打造了一个新的版本。由此诞生了Arm ASR，这一超分辨率解决方案能够在资源受限的环境中实现FSR2的强大功能。
了解GPU和CPU瓶颈
为了更好地利用Arm ASR技术，必须了解它在何时何地能够产生最大效益。移动GPU处理图形工作负载主要分为两个阶段：几何处理和像素（片段）处理：
- 几何处理负责绘制对象、变换和裁剪顶点。
- 像素处理，又称片段着色，负责为屏幕上的每个像素上色，应用光照、纹理及其他效果；同时执行深度测试和模板测试，剔除不可见的片段。
Arm ASR非常适合处理片段受限的内容。此时将导致GPU在像素着色阶段负荷过大，究其原因，可能是屏幕上片段数量过多，也可能是片段着色器过于复杂。在这些情况下，ASR能够减少需要着色的像素数量，有效提升性能和能效。
而在顶点受限的情况下，几何体是主要瓶颈，Arm ASR的作用有限。要想提升性能，还是得优化内容，比如简化网格体或采用剔除技术。
同理，如果游戏性能受CPU限制，例如当物理、动画或绘制调用提交导致处理器负载过大时，ASR的作用相当有限。存在CPU瓶颈时，降低GPU负载并不能提高性能。
要确定游戏是受CPU限制、顶点限制还是片段限制，可以使用Arm Performance Studio等工具，在真实的安卓设备上分析游戏性能。这有助于针对渲染瓶颈采用正确的优化措施。
《Fortnite》如何利用Arm ASR推动移动游戏发展
在移动平台上发布像《Fortnite》这种视觉和性能要求极高的游戏，需要想方设法充分发挥硬件的所有潜能。
移动设备持续承受着来自CPU和GPU工作负载的压力，尤其是在追求游戏以60帧率稳定运行时。Arm ASR技术能够在降低GPU压力的同时，保持（有时甚至能提升）为玩家提供的视觉质量。
但Arm ASR真正的强大之处在于，能让团队重新启用之前因为移动设备容易发热和性能受限而被迫禁用的功能。现在，诸如环境光遮蔽、额外阴影级联以及后期处理增强等功能，即使在长时间的游戏过程中，也能稳定运行。
移动设备持续承受着来自CPU和GPU工作负载的压力，尤其是在追求游戏以60帧率稳定运行时。Arm ASR技术能够在降低GPU压力的同时，保持（有时甚至能提升）为玩家提供的视觉质量。
但Arm ASR真正的强大之处在于，能让团队重新启用之前因为移动设备容易发热和性能受限而被迫禁用的功能。现在，诸如环境光遮蔽、额外阴影级联以及后期处理增强等功能，即使在长时间的游戏过程中，也能稳定运行。
无缝集成，成效显著
《Fortnite》团队在集成Arm ASR时，发现它几乎可以即插即用。他们必须对渲染器做一些调整，尤其是移动管线处理场景输入的方式（这一改动已被合并到虚幻引擎的源代码中）。最开始的一大挑战是重影，在快速移动或涉及透明度（如植被、粒子效果、武器闪烁）的场景中尤为明显。
为了解决这一问题，团队启用了反应遮罩功能，该功能可以动态识别可能产生时间瑕疵的像素。他们将这一功能直接集成到了移动渲染器API中，因此，遮罩会根据场景变化实时更新。结果如何？重影大幅减少，图像稳定性显著提高。支持这一功能的引擎端修改，已添加到虚幻引擎的最新版本中。
代码集成要点：
- 修改了PrePostProcess RHI命令
- 新增移动渲染器输入
- 根据可用性有条件地使用MobileSceneTextures或DeferredSceneTextures
专为长效性能保护而设计
《Fortnite》采用Arm ASR的初衷是为了优化散热和功耗，这对目标为达到60帧率的高端设备来说尤为重要。启用Arm ASR可立即缩短GPU的处理时间，直接降低机身表面的温度，减少热节流，延长持续运行时间。
这不仅是为了省电，更是为了保护长时间运行的性能。热峰减少意味着帧率更稳定、游戏运行更流畅，玩家体验感更好。
优化顶点受限场景
腾出的GPU处理时间为内容团队带来了新的可能。《Fortnite》经常受顶点限制，尤其是在大型开放世界区域。为了释放更多余量，《Fortnite》开发团队决定优化几何体吞吐量，最主要的是采用了一套全新的实验性低顶点地形系统。
通过Arm ASR和几何优化的协同工作，团队获得了充足的性能余量，在不影响帧率的情况下，重新启用了多项高级视觉功能：
- 更高品质的多级级联阴影
- 环境光遮蔽
- 增强型后期处理效果
展望未来：移动端的桌面级功能
随着Arm ASR技术的全面集成，《Fortnite》正在致力于实现更显著的视觉提升：
- 在移动端解锁Shader Model 5技术
- 启用桌面级功能
- 在不牺牲性能的前提下弥合跨平台视觉差异
可扩展设计：为各级设备提供预设
移动设备性能各异，游戏开发者面临的取舍也各不相同。Arm ASR提供了一套灵活的质量预设方案，让你可以根据目标硬件的性能定制上采样体验。
Arm ASR提供三种内置质量预设，可以帮助你控制性能与画质的平衡：
- 质量模式——适合追求高质量视觉表现的游戏。此预设可将画质提升至移动端允许的最高水平，专为高端设备设计，但需承担更高的性能开销。
- 平衡模式——性能与画质的平衡点，Arm推荐的默认模式。适合各种中高端设备，可在保持画面细节的同时确保帧率稳定。
- 性能模式——当效率至关重要时，性能模式将优先考虑速度。它可以通过适度降低画质，尽可能提升帧率与响应速度。
Arm ASR最适用于2022年以后的设备。老款手机的GPU效率可能不足以支持时间上采样。此类设备最好采用回退空间上采样器。
一套方案，全平台适用：Arm ASR完全不依赖任何平台
Arm ASR与平台无关，与供应商无关。它可以在任何GPU上运行，并且支持所有主要图形API，包括Vulkan、OpenGL ES以及DirectX 11和12。
ASR完全基于着色器，可无缝融入任何工作流程，无论是面向Android、iOS平台，还是跨平台部署。