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TSR 与抗锯齿方案

Temporal Super Resolution & Anti-Aliasing

更新于 2026-10-13 约 8 分钟UE5 TSR TAA 抗锯齿时间性上采样 FXAA MSAA

UE5 提供四种抗锯齿：时间超分辨率 (Temporal Super Resolution, TSR，默认)、时间抗锯齿上采样 (TAAU)、快速近似抗锯齿 (FXAA) 和仅前向渲染可用的多重采样抗锯齿 (MSAA)。TSR 是与平台无关的时间性上采样器，用低内部分辨率渲染，借助历史帧累积细节输出接近原生的画面，把节省的 GPU 时间留给 Nanite 与 Lumen。

方法对比

方法	类型	可用渲染器	特点
TSR	时间性上采样	桌面/主机延迟与前向	默认；低内部分辨率；抗鬼影、抗闪烁；SM5 以上全平台同质量
TAAU	时间性	桌面/主机，移动端延迟	UE4 时代默认；每帧在不同子像素位置采样并与过去帧混合
FXAA	纯空间后处理	桌面/主机，移动端延迟	高对比度滤波找边缘再混合；快、适合低端；保真度损失
MSAA	几何边缘多重采样	仅前向渲染器（桌面与移动）	只处理几何边缘；对材质、纹理、半透明产生的走样无效；不受可伸缩性控制

来源：（Anti-Aliasing and Upscaling）。各方法的通用原理见抗锯齿：MSAA 对应多重采样，FXAA 对应基于图像的边缘检测，TAA/TSR 对应时间性抗锯齿与时间重投影。前向渲染器文档补充：多数情况下 TAA 更好，因为它同时去除几何走样和高光走样；但在 VR 中头部追踪的持续亚像素运动使 TAA 发糊，MSAA 更合适，且 MSAA 代替 TAA 约增加 25% GPU 帧时间。（Forward Shading Renderer）

第三方 DLSS 2+、FSR 2.0+、XeSS 与 TAAU、TSR 在 UE 中走同一个"时间性上采样器 (Temporal Upscaler)"接口。（Anti-Aliasing and Upscaling）

TSR 的原理

TSR 把一部分昂贵渲染计算"分摊到多帧"，渲染比 UE4 TAAU 更低的内部分辨率。官方示例：原生 4K 帧时间 57.50 ms，1080p 渲染再上采样到 4K 为 33.37 ms，画质接近 4K，帧时间约减半。（Temporal Super Resolution）

TSR 由多个算法组成：（Temporal Super Resolution）

flowchart LR
    I["本帧: 低分辨率颜色+深度+速度"] --> P["视差启发式<br/>重投影+去遮挡检测"]
    H[("历史: 显示分辨率或 200%")] --> P
    R[("复活帧: 更早的持久帧")] --> P
    P --> S["着色拒绝<br/>手写卷积网络判断历史可用性"]
    F["闪烁亮度快照"] --> S
    S --> U["历史更新<br/>最贵的通道"]
    S --> A["空间抗锯齿器<br/>历史不足时 FXAA 式搜索"]
    U --> O["输出 → 运动模糊/泛光/色调映射"]
    U --> H

组件	作用
历史 (History)	以显示分辨率累积细节；历史更新是 TSR 最贵的通道
视差去遮挡 (Parallax Disocclusion)	只依赖本帧深度和速度缓冲，找出从前景后面新露出的区域
着色拒绝 (Shading Rejection)	判断本帧与历史是否匹配、复用还是拒绝；内部是"手写的卷积网络"
闪烁时间分析	监测亮度振荡，对摩尔纹等闪烁放宽拒绝以稳定画面（只看亮度，省 2/3 开销）
历史复活 (Resurrection)	被遮挡后又重新出现的内容可以从更早的持久帧取回，减少鬼影
空间抗锯齿器	镜头切换或新物体出现、只有一帧数据时，用 FXAA 式算法遮掩走样
重投影场	每像素嵌入 2×2 雅可比矩阵，使运动中的几何边缘保持锐利

这是时间重投影的工业级实现：重投影历史 + 拒绝/钳制无效历史 + 处理去遮挡。TSR 文档专门讨论了时间性上采样的通病——重投影时要在前一帧像素间插值，造成模糊，运动中的 1080p 输出"看起来像 540p"。Epic/Cinematic 级把历史存为显示分辨率的 200%，依据奈奎斯特-香农采样定理配合 Mitchell-Netravali 下采样核消除重投影模糊，代价是历史更新贵 4 倍。（Temporal Super Resolution）

收敛速度：分辨率 × 帧率

时间性方法的质量不仅取决于每帧分辨率，还取决于帧率。官方给出两个指标（stat tsr）：（Temporal Super Resolution）

$\text{TSR feed} = W_{render} \times H_{render} \times \text{FPS}$

$\text{TSR 1spp (ms)} = \frac{1000}{s^2 \times \text{FPS}}$

其中 $s$ 是屏幕百分比 (Screen Percentage)。例：4K、50%、60 Hz 的 feed 为 124.4 MP/s，与 1080p、100%、60 Hz 相同；50%、60 Hz 时去遮挡区域需要约 66.6 ms（4 帧）才累积到每像素 1 个样本，100% 时为 16.6 ms。（Temporal Super Resolution）实际含义：CPU 瓶颈或垂直同步拉低帧率时，TSR 画质也会下降——这把帧时间预算与渲染性能与画质直接挂钩。

在管线中的位置与隐藏成本

TSR 位于景深之后，其后的运动模糊、泛光、色调映射等都运行在显示分辨率上，不再随屏幕百分比缩放；因此官方为运动模糊做了半分辨率等优化。（Temporal Super Resolution）这与景深、运动模糊、图像处理与后处理中后处理链的顺序问题直接相关：后处理材质的 Blendable Location 决定它在渲染分辨率还是显示分辨率上运行。（Temporal Super Resolution）

TSR 的视差启发式只依赖深度与速度缓冲，而它们在 GPU 上完成得较早，所以可用 r.TSR.AsyncCompute 放到异步计算上；Fortnite 第 4 章在 PS5/XSX 上 TSR 有效成本 1.5 ms，关键路径 1.1 ms。（Temporal Super Resolution）

项目中的配置

可伸缩性组 sg.AntiAliasingQuality（0 Low – 4 Cinematic），具体 CVar 在 BaseScalability.ini 的 [AntiAliasingQuality@N]。屏幕百分比低于 50% 的极端上采样只适合 4K 以上输出或主机动态分辨率。（Temporal Super Resolution）
竞技类游戏可牺牲一点运动稳定性换锐度：Fortnite 把 r.TSR.Velocity.WeightClampingSampleCount 从 4 降到 2。（Temporal Super Resolution）
闪烁调优：把 r.TSR.ShadingRejection.Flickering.FrameRateCap 设为目标帧率，用 t.MaxFPS 锁定后调 Flickering.Period。（Temporal Super Resolution）

鬼影排查与常见坑

官方的排查顺序：（Temporal Super Resolution）

先确认是不是 TSR 的问题：用 Temporal Upscaler I/O 可视化看输入是否已经有鬼影，或换其他抗锯齿方法对比；
检查运动矢量 (Motion Vector)：用 VisualizeMotionBlur、VisualizeReprojection；动画化 WPO 材质需要 Previous Frame Switch 节点提供上一帧的值；实例变换运动没有自动速度向量；
平移纹理等像素动画的不透明材质会被误判为"闪烁"而产生鬼影 → 勾选材质的 Has Pixel Animation；
半透明默认不写速度，After DOF 半透明的着色拒绝更严格 → 可开启 Output Depth and Velocity，并注意 Opacity Mask Clip Value。

工具：r.TSR.Visualize 0–7、DumpGPU（r.DumpGPU.Root *TemporalSuperResolution* 连续抓 30 帧）、RenderDoc/PIX。（Temporal Super Resolution）

取舍

TSR 用"历史 + 启发式"换取约一半的 GPU 时间，是 Nanite 微多边形细节与 Lumen 预算能同时成立的前提（Lumen Epic 级的 8 ms 目标即假定 1080p 内部分辨率 + TSR，见 Lumen 全局光照与反射）。代价是：依赖正确的运动矢量、对低帧率敏感、半透明和无速度效果容易鬼影、显示分辨率上的后处理成为隐藏成本。MSAA 画面锐利但只在前向渲染器可用且不处理着色走样；FXAA 最便宜但最糊。