RPCS3模拟器中Resistance系列游戏火焰特效异常的深度解析

问题背景

RPCS3模拟器在运行Resistance系列游戏（包括《Resistance: Fall of Man》《Resistance 2》和《Resistance 3》）时，出现了火焰特效渲染异常的问题。这个问题最早可以追溯到2025年5月的PR #7000和#7012版本，表现为火焰特效在特定场景下会出现冻结或显示异常。

技术现象分析

在《Resistance: Fall of Man》的"Bristol"章节"A devil at the door"场景中，可以100%复现这个问题。具体表现为：

1. 在PR #7000版本中，游戏会在特效应该出现时完全冻结
2. 在PR #7012版本中，游戏不会冻结但会显示错误的特效
3. 在最新版本中，问题依然存在

通过对比测试发现，当同时启用WCB(Write Color Buffer)和CPU Blit时，异常消失但火焰特效几乎不可见；单独使用WCB或CPU Blit时，问题依然存在。

底层原因探究

经过技术分析，发现问题源于深度缓冲区的位转换问题。具体流程如下：

1. 游戏引擎首先使用BGRA8格式
2. 经过裁剪后转换为D16格式（双倍宽度的深度模板视图）
3. 再转换为D24S8格式
4. 最后采样为BGRA8格式

在这个过程中出现了数据丢失，特别是当从D24S8格式采样回BGRA8格式时，某些颜色通道的信息丢失了。核心问题在于：

1. 深度值被当作浮点数处理，但实际上来自离散的RGBA字节
2. 格式转换过程中存在位泄漏问题
3. 插值计算导致了位泄漏

解决方案

开发团队提出了两种解决方案思路：

1. 在着色器中使用texelFetch替代texture采样，避免插值导致的位泄漏
2. 优化采样器设置，让纹理映射单元(TMU)直接处理转换

最终采用了第二种方案，通过重写采样器来避免硬件指令的浪费，让TMU直接处理格式转换。这个修复方案在PR #17164中实现。

技术启示

这个案例展示了游戏模拟中几个重要的技术要点：

1. 图形格式转换的复杂性：不同格式间的转换需要考虑位精确性
2. 深度缓冲的特殊性：深度值虽然以浮点数形式存储，但实际可能包含离散数据
3. 采样方式的影响：texture和texelFetch的不同行为可能导致渲染差异
4. 性能与正确性的权衡：有时需要牺牲一些性能来保证渲染正确性

对于模拟器开发者而言，这个案例提醒我们需要特别注意图形管线的格式转换路径，特别是在处理深度缓冲和模板缓冲时，要确保位精确性不被破坏。