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FidelityFX Blur 1.1 是 AMD FidelityFX SDK 中一款基于 Compute Shader 的高性能单趟（single-pass）高斯模糊技术，通过线程组共享内存（LDS）缓存中间结果，将传统两趟可分离高斯模糊合并为一次 compute dispatch 完成。本文以 dependencies/FidelityFX-SDK/docs/techniques/blur.md 为主干，结合当前仓库（gh_mirrors/dl/dlssg-to-fsr3，即 dlssg-to-fsr3 项目中内嵌的 FidelityFX SDK 依赖）中的宿主 API 头文件与 GPU 着色器源码，系统讲解 FfxBlur 的完整集成流程、可自定义回调机制、内核权重/内核尺寸/浮点精度等核心参数，以及"水平模糊缓存 + 垂直模糊输出"三步算法与环形缓冲区共享内存布局。读完本文，你将能够直接把 FidelityFX Blur 集成进自己的渲染管线，或基于自定义 main 函数与回调重写属于自己的模糊计算内核。

一、技术概览与环境要求

FidelityFX Blur 是一款compute-based、高度优化、单趟完成的高斯模糊技术。它在上层 API 层面表现为一个独立的 FfxBlurContext，功能上与标准两趟可分离高斯模糊完全等价，但性能更高——这正是它与其他常规模糊实现的核心差异。

宿主头文件 ffx_blur.h 将其描述为"在 compute shader 上实现、针对极致性能手工优化的模糊效果集合"，当前包含一种效果：支持最大 21x21 内核的高斯模糊。GPU 侧入口函数为ffxBlurPass（封装于 ffx_blur_blur.h），实际算法主体为ffxBlur（定义于 ffx_blur.h）。

二、C++ SDK 集成指南（宿主侧 API）

使用 FFX SDK C++ API 集成 Blur 是最简单的方式，整体流程分为三步：初始化上下文 → 逐帧执行 Dispatch → 销毁上下文。

2.1 初始化 FfxBlurContext

// Initialize the FFX backend and blur context (do this once) size_t scratchBufferSize = ffxGetScratchMemorySize(FFX_BLUR_CONTEXT_COUNT); void* scratchBuffer = malloc(scratchBufferSize); FfxInterface backendInterface; ffxGetInterface(&backendInterface, GetDevice(), scratchBuffer, scratchBufferSize, FFX_BLUR_CONTEXT_COUNT); FfxBlurContextDescription desc = {}; desc.backendInterface = backendInterface; desc.floatPrecision = FFX_BLUR_FLOAT_PRECISION_32BIT; desc.kernelPermutations = FFX_BLUR_KERNEL_PERMUTATIONS_ALL; // mask to support some Guassian sigma kernels or ALL desc.kernelSizes = FFX_BLUR_KERNEL_SIZE_ALL; // mask to support some kernel sizes or ALL FfxBlurContext blurContext; ffxBlurContextCreate(&blurContext, &desc);

关键点说明：

• scratch 缓冲：ffxGetScratchMemorySize(FFX_BLUR_CONTEXT_COUNT)返回后端所需 scratch 内存大小，FFX_BLUR_CONTEXT_COUNT为 1（Blur 仅需一个内部效果上下文）。
• backendInterface：通过ffxGetInterface绑定当前设备的后端实现（DX12 / Vulkan）。
• 创建/销毁：ffxBlurContextCreate与ffxBlurContextDestroy是上下文生命周期管理的唯二入口，声明见 ffx_blur.h。

2.2 FfxBlurContextDescription 核心参数

依据 ffx_blur.h，上下文描述结构体包含四个字段：

其中FFX_BLUR_KERNEL_PERMUTATIONS_ALL与FFX_BLUR_KERNEL_SIZE_ALL是"全部使能"的便捷宏：前者为(1 << FFX_BLUR_KERNEL_PERMUTATION_COUNT) - 1（3 种 sigma 全开），后者为(1 << FFX_BLUR_KERNEL_SIZE_COUNT) - 1（10 种内核尺寸全开）。

2.3 逐帧执行：ffxBlurContextDispatch

// Execute blur effect (multiple times) FfxBlurDispatchDescription desc = {}; desc.commandList = ffxGetCommandList(pCmdList); desc.kernelPermutation = FFX_BLUR_KERNEL_PERMUTATION_2; // Guassian sigma (1.6, 2.8, or 4.0) desc.kernelSize = FFX_BLUR_KERNEL_SIZE_15x15; // Kernel sizes (3x3 ... 21x21) desc.input = ffxGetResource(inputResource, L"BLUR_InputSrc", FFX_RESOURCE_STATE_PIXEL_COMPUTE_READ); desc.inputAndOutputSize.width = desc.input.description.width; desc.inputAndOutputSize.height = desc.input.description.height; desc.output = ffxGetResource(outputResource, L"BLUR_Output", FFX_RESOURCE_STATE_UNORDERED_ACCESS); ffxBlurContextDispatch(&blurContext, &desc); // When done using the blur effect, clean up. ffxBlurContextDestroy(&blurContext);

FfxBlurDispatchDescription的完整字段（见 ffx_blur.h）：

2.4 参数取值范围速查（枚举定义）

以下枚举均定义于 ffx_blur.h：

内核排列（sigma 值）——FfxBlurKernelPermutation：

内核尺寸——FfxBlurKernelSize（全部为奇数内核，从 3x3 到 21x21，共 10 档）：

浮点精度——FfxBlurFloatPrecision：FFX_BLUR_FLOAT_PRECISION_32BIT = 0、FFX_BLUR_FLOAT_PRECISION_16BIT = 1。FP16 变体会在 ffx_blur_callbacks_hlsl.h 中通过FFX_HALF宏选择FfxFloat16类型的 I/O 与内核权重。

三、通过回调与自定义 main 函数定制 Blur

Blur 在 ffx_blur_callbacks_hlsl.h 与 ffx_blur_callbacks_glsl.h 中提供了默认的内核权重与 I/O 函数实现，SDK 使用者可以将其替换，以对接自己的应用资源绑定。

3.1 内核权重回调的重写规则

Blur 要求1D 内核权重在编译时嵌入着色器以获得最大性能，具体要求如下：

• 函数签名中的权重类型为FfxFloat32或FfxFloat16，由是否启用半精度决定；这两个类型定义于 ffx_core.h；
• 必须提供一组归一化的高斯权重分布，以静态数组形式定义，元素按递减顺序排列（从中心权重到边缘权重）。

官方示例（5x5 高斯内核覆盖）：

#if FFX_HALF #define FFX_BLUR_KERNEL_TYPE FfxFloat16 #else #define FFX_BLUR_KERNEL_TYPE FfxFloat32 #endif inline FFX_BLUR_KERNEL_TYPE GetKernelWeight(int iKernelIndex) { static FFX_BLUR_KERNEL_TYPE kernel_weights[] = { 0.257030201088974, 0.22378581991669, 0.147699079538823 }; // for a 5x5 Gaussian kernel return kernel_weights[iKernelIndex]; } FFX_BLUR_KERNEL_TYPE FfxBlurLoadKernelWeight(FfxInt32 iKernelIndex) { return GetKernelWeight(iKernelIndex); }

从源码层面印证：默认实现 ffx_blur_callbacks_hlsl.h 内嵌了 3 种 sigma（1.6 / 2.8 / 4.0）x 10 种尺寸（FFX_BLUR_KERNEL_RANGE从 2 到 11）的完整权重表，并通过FFX_BLUR_OPTION_KERNEL_PERMUTATION（0/1/2）与FFX_BLUR_OPTION_KERNEL_DIMENSION两个宏在编译期选取具体数组；FFX_BLUR_KERNEL_RANGE = ((FFX_BLUR_OPTION_KERNEL_DIMENSION - 1) / 2) + 1，即"中心 + 半宽"。若未定义FFX_BLUR_OPTION_KERNEL_DIMENSION，编译会直接报错（见 ffx_blur.h），这正是"权重必须编译期确定"的设计体现。

3.2 I/O 回调的重写示例

#if FFX_HALF FfxFloat16x3 FfxBlurLoadInput(FfxInt16x2 inPxCoord) { return texColorInput[inPxCoord].rgb; } void FfxBlurStoreOutput(FfxInt32x2 outPxCoord, FfxFloat16x3 color) { texColorOutput[outPxCoord] = min16float4(color, 1); } #else FfxFloat32x3 FfxBlurLoadInput(FfxInt32x2 inPxCoord) { return texColorInput[inPxCoord].rgb; } void FfxBlurStoreOutput(FfxInt32x2 outPxCoord, FfxFloat32x3 color) { texColorOutput[outPxCoord] = float4(color, 1); } #endif

注意默认实现的资源绑定约定：输入纹理为r_input_src（SRV，FFX_BLUR_BIND_SRV_INPUT_SRC），输出为rw_output（UAV，FFX_BLUR_BIND_UAV_OUTPUT），资源标识符定义见 ffx_blur_resources.h（FFX_BLUR_RESOURCE_IDENTIFIER_INPUT_SRC = 1、FFX_BLUR_RESOURCE_IDENTIFIER_OUTPUT = 2）。重写回调后即可对接自定义纹理名称与格式。

3.3 通过自定义 main 函数集成

除了 C++ 宿主 API，Blur 也支持通过自己的 computemain函数直接集成。核心要求是：必须定义FFX_BLUR_TILE_SIZE_X与FFX_BLUR_TILE_SIZE_Y宏（一般均为 8，源码默认值也如此，见 ffx_blur.h）。

HLSL 入口示例：

#include "blur/ffx_blur_callbacks_hlsl.h" #include "blur/ffx_blur_blur.h" [numthreads(FFX_BLUR_TILE_SIZE_X, FFX_BLUR_TILE_SIZE_Y, 1)] void CS( uint3 LocalThreadId : SV_GroupThreadID, uint3 WorkGroupId : SV_GroupID, uint3 DispatchThreadID : SV_DispatchThreadID) { // Run FidelityFX - Blur ffxBlurPass(int2(DispatchThreadID.xy), int2(LocalThreadId.xy), int2(WorkGroupId.xy)); }

GLSL 入口示例：

#include "blur/ffx_blur_callbacks_glsl.h" #include "blur/ffx_blur_blur.h" layout (local_size_x = FFX_BLUR_TILE_SIZE_X, local_size_y = FFX_BLUR_TILE_SIZE_Y, local_size_z = 1) in; void main() { // Run FidelityFX Blur ffxBlurPass( FfxInt32x2(gl_GlobalInvocationID.xy), FfxInt32x2(gl_LocalInvocationID.xy), FfxInt32x2(gl_WorkGroupID.xy)); }

其中ffxBlurPass会进一步把三个 ID 连同ImageSize()（来自常量缓冲区cbBLUR的imageSize字段）一起传给真正的算法函数ffxBlur。CPU 侧 Dispatch 时 Y 维默认使用FFX_BLUR_DISPATCH_Y = 8，即一个工作组在 Y 方向覆盖 8 个 tile 高度。

四、Under the Hood：三步算法与复杂度分析

4.1 单趟三步骤算法

Blur 采用三步算法，通过线程组共享内存存储中间模糊结果，从而在一次 compute dispatch内完成传统上需要两趟可分离滤波的工作：

1. Pre-fill（预填充）阶段：从图像源填充缓存，对首批 tile 执行水平模糊；
2. Loop top-down（自上而下主循环）：从图像源填充缓存并做水平模糊 → 基于缓存结果做垂直模糊 → 写入目标资源；
3. Loop over the last few tiles（尾部收尾循环）：仅对最后几个 tile 做垂直模糊并写入目标资源。

4.2 复杂度理论

其中：

• W：图像宽度（Image Width）
• H：图像高度（Image Height）
• K：1D 内核尺寸（1D Kernel Size）
• Tw：模糊 tile 宽度（Blur Tile Size X）
• Th：模糊 tile 高度（Blur Tile Size Y）

从源码注释（ffx_blur.h）可以看到对算法的精确定义：图像在缓存到 LDS 的同时进行水平模糊，当所有 LDS tile 填满后，在 LDS 上执行垂直模糊，结果写入 UAV 作为最终输出。水平模糊的负载量（image_load指令数）会随FFX_BLUR_OPTION_KERNEL_DIMENSION线性增长，这也是大内核（如 21x21）成本的主要来源。

4.3 工作分布（Work Distribution）

Blur 使用8x8 线程组，每个线程组负责图像中的一个 tile（threadgroup 与 tile 一一对应）。工作分布受以下#define影响：

• FFX_BLUR_TILE_SIZE_X/FFX_BLUR_TILE_SIZE_Y：tile 尺寸，默认 8；
• FFX_BLUR_DISPATCH_Y：Y 方向 dispatch 维度，默认 8，决定每个工作组纵向覆盖的 tile 数；
• FFX_BLUR_OPTION_KERNEL_DIMENSION：内核维度，直接决定预填充 tile 数量NUM_PREFILL_TILES_OUTPUT_CACHE = DIV_AND_ROUND_UP(kernel, TILE_SIZE_Y)（例如 3/5/7 内核预填充 1 个 tile，9~15 预填充 2 个，17~21 预填充 3 个，见 ffx_blur.h）。

4.4 共享内存：tile 环形缓冲区

Blur 在共享内存中开辟一块区域作为tile 环形缓冲区（ring buffer）来存放中间结果：

• 与单个 tile 对应的线程组，先采样源图像并执行水平模糊，把结果写入共享内存；
• 随后该线程组从共享内存读取中间结果，执行垂直模糊，再把完全模糊后的图像写入目标纹理。

实现层面的优化细节（同样定义于 ffx_blur.h）：

• 环形缓冲 tile 数：NUM_TILES_OUTPUT_CACHE在FFX_BLUR_OPTION_KERNEL_DIMENSION > 7时为 8，否则为 4；
• 快速取模：借助FAST_MOD(x, y) = x & (y-1)用位与代替取模（要求 tile 数为 2 的幂），降低 ALU 开销；
• LDS 打包：默认开启BLUR_GROUPSHARED_MEMORY_PK_UINT，将 RG 两通道的 FP16 打包进单个 32 位无符号整数（PackF2/UnpackToF2，见 ffx_blur.h），B 通道单独使用 FP32 以避免 bank conflict；历史遗留选项BLUR_GROUPSHARED_MEMORY_SOA与BLUR_GROUPSHARED_MEMORY_HALF已被标记为 Deprecated；
• 边界钳制：默认启用clamp（BLUR_DISABLE_CLAMP = 0），图像边缘采样坐标被钳制到[0, ImageSize-1]区间，保证边界像素正确；BLUR_OPTIMIZED_CLAMP为实验性开关。

五、配套示例与调试对照（samples/blur）

仓库同时提供了配套示例文档 dependencies/FidelityFX-SDK/docs/samples/blur.md，该示例（对应 dependencies/FidelityFX-SDK/samples/blur 目录）用于演示与对比单趟高斯模糊相对标准两趟可分离模糊的性能优势，支持 Windows + DirectX 12 与 Vulkan。

示例 UI 提供的可调参数与本文上述 API 参数一一对应：

对比模式的实现逻辑是：把Compare Algorithm下拉框所选算法（连同其 sigma、尺寸、数学精度设置）生成的图像，与Algorithm下拉框所选算法生成的图像相减；由于差异可能极小，Diff Factor滑杆会把差值乘以指定倍数后再显示到屏幕上。该示例是验证本文第 2 节各参数实际效果的最直接工具。

六、进一步阅读与参考资料

• GDC 2019: A Blend of GCN Optimization & Color Processing,Part I: Store Caching in Separable Filters（本篇文档共享内存环形缓存设计的理论来源，见原文档 Further Reading 一节）
• GDC 2018: Engine Optimization Hot Lap
• Rastergrid: Efficient Blur w/ Linear Sampling

仓库内的相关深入材料还包括：FidelityFX SDK 结构说明、FFX API 集成指南，以及 FidelityFX Blur 命名规范；若需在运行时动态切换内核，可参考宿主侧实现 dependencies/FidelityFX-SDK/sdk/src/components/blur/ffx_blur.cpp。

小结

FidelityFX Blur 1.1 的价值在于用一次 compute dispatch 完成传统两趟可分离高斯模糊的全部工作：宿主侧通过ffxBlurContextCreate/ffxBlurContextDispatch/ffxBlurContextDestroy三个 API 即可完整接入；GPU 侧以 8x8 tile 为单位，利用 LDS 环形缓冲区缓存水平模糊结果，配合 2 的幂 tile 数位运算取模、FP16 打包等优化手段压低开销；三种 sigma（1.6/2.8/4.0）与十档内核尺寸（3x3~21x21）通过位掩码灵活组合，FP32/FP16 双精度变体可按需选择。无论你是通过 C++ 宿主 API 快速集成，还是借助回调与自定义 main 函数深度定制，本文给出的参数表与源码路径都能帮助你定位到对应实现。

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