前書き

Mass Effectは、人気のあるsci-fiRPGフランチャイズです。最初の部分は、Microsoftとの合意に基づいて、2007年後半にXbox360専用にBioWareによって最初にリリースされました。数か月後の2008年半ば、ゲームはDemiurgeStudiosによって開発されたPCポートを受け取りました。 AMDが2011年に新しいBulldozerアーキテクチャプロセッサをリリースするまで、ポートはまともで、目立った欠陥はありませんでした。 2つのゲームロケーション（NoveriaとIlos）で最新のAMDプロセッサを搭載したPCでゲームを起動すると、深刻なグラフィックアーティファクトが表示されます。





はい、見た目は醜いです。



これによってゲームがプレイできなくなるわけではありませんが、これらのアーティファクトは煩わしいものです。幸いなことに、コンソールコマンドで照明をオフにしたり、ゲームマップを変更して壊れた照明を削除したりするなどの解決策がありますが、この問題の原因を完全に理解している人はいないようです。一部の情報源は、FPS Counter modもこの問題を修正すると主張していますが、それに関する情報は見つかりませんでした。modのソースコードはオンラインに投稿されていないようで、modがエラーを修正する方法に関するドキュメントはありません。



なぜこの問題はとても興味深いのですか？特定のメーカーのハードウェアでのみ発生するバグは非常に一般的であり、ゲームで何十年も発生しています。しかし、私の情報によると、これはグラフィックスの問題がグラフィックスカードではなくプロセッサによって引き起こされる唯一のケースです。ほとんどの場合、問題は特定のGPUメーカーの製品で発生し、CPUにはまったく影響しませんが、この場合は逆になります。したがって、このエラーは一意であるため、調査する価値があります。



オンラインディスカッションを読んだ後、問題はAMDFXとRyzenチップにあるようだという結論に達しました。古いAMDプロセッサとは異なり、これらのチップには3DNow！命令セットがありません。..。エラーはこれとは関係がない可能性がありますが、一般に、これがバグの原因であり、AMDプロセッサが見つかると、ゲームがこれらのコマンドを使用しようとするというコンセンサスがゲーマーコミュニティにあります。Intelプロセッサでこのバグの既知のケースがないこと、およびその3DNow！AMDのみを使用し、コミュニティがこの命令セットを理由として非難したのも不思議ではありません。



しかし、それらは問題ですか、それともまったく異なる何かがエラーを引き起こしていますか？確認してみましょう！

パート1-研究

プレリュード

この問題を再現するのは非常に簡単ですが、AMDプロセッサを搭載したPCを手元に持っていなかったという単純な理由で、長い間評価できませんでした。幸いなことに、今回は私だけで研究を行っているわけではありません-Rafael Riveraは、AMDチップを備えたテスト環境を提供することで、学習プロセスで私をサポートしました。そのような未知の問題の原因。



テスト環境ができたので、最初はもちろん、理論をテストしましたcpuid-人々が3DNow！チームのせいであると想定するのが正しい場合は、ゲームコード内に、その存在を確認するか、少なくともCPUの製造元を特定する場所が必要です。ただし、そのような推論には誤りがあります。ゲームが本当に3DNowを使おうとした場合！サポートの可能性を確認せずにAMDチップを使用すると、無効なコマンドを実行しようとするとクラッシュする可能性があります。さらに、ゲームのコードを簡単に調べると、CPUの機能はテストされていないことがわかります。したがって、エラーの原因が何であれ、ゲームはまったく関心がないため、プロセッサ機能の誤認が原因であるとは思われません。



ケースをデバッグすることが不可能に見え始めたとき、ラファエルは彼の発見について私に知らせました-PSGPを無効にします（プロセッサ固有のグラフィックパイプライン）が問題を修正し、すべての文字が正しく点灯します！PSGPは、最も広範囲に文書化された概念ではありません。つまり、これは、Direct3Dが特定のプロセッサの最適化を実行できるようにするレガシー機能（古いDirectXバージョンのみ）です。

DirectXの以前のバージョンには、頂点処理を可能にするPSGPと呼ばれるコード実行パスがありました。アプリケーションはこのパスを考慮に入れ、プロセッサとグラフィックコアによる頂点処理のパスを維持する必要がありました。

このアプローチでは、PSGPを無効にするとAMDのアーティファクトが削除されるのは論理的です。最近のAMDプロセッサで選択されたパスには何らかの欠陥がありました。どうすれば無効にできますか？2つの方法が思い浮かびます。

• 関数にIDirect3D9::CreateDeviceフラグを渡すことができますD3DCREATE_DISABLE_PSGP_THREADING。それは次のように説明されています：
  
  
  
  

  . , (worker thread), .

  
  
  , . , «PSGP», , .
• DirectX PSGP D3D PSGP D3DX – DisablePSGP DisableD3DXPSGP. . . Direct3D .

DisableD3DXPSGPこの問題は解決 できるようです。したがって、サードパーティの修正/変更をダウンロードしたくない場合、またはゲームに変更を加えずに問題を修正したい場合、これは完全に機能する方法です。このフラグをシステム全体ではなくマスエフェクトにのみ設定すると、すべてが正常になります。

PIX

いつものように、グラフィックスに問題が発生した場合は、PIXの診断に役立つ可能性があります。IntelハードウェアとAMDハードウェアで同様のシーンをキャプチャし、結果を比較しました。1つの違いがすぐに私の目に留まりました-キャプチャがバグを記録せず、同じキャプチャが異なるPCで異なって見える可能性がある以前のプロジェクト（ドライバーのバグまたはd3d9.dllを示す）とは異なり、これらのキャプチャはバグを書き留めました！つまり、Intelプロセッサを搭載したPCでAMDハードウェアで作成されたキャプチャを開くと、バグが表示されます。



AMDからIntelへのキャプチャは、それが取得されたハードウェアで見たものとまったく同じに見えます。





これは私たちに何を伝えますか？

• PIX « », D3D , , Intel , AMD .
• , , ( GPU ), , .

言い換えれば、これはほぼ確実にドライバーのバグではありません。 GPUで準備された受信データが何らかの方法で破損しているようです¹。これは確かに非常にまれなケースです！



この段階で、バグを見つけるために、キャプチャ間のすべての不一致を見つける必要があります。退屈な作業ですが、他に方法はありません。



キャプチャされたデータを長い間研究した後、キャラクターの体全体を描くという呼びかけに注意が向けられました。





Intelの買収では、この呼び出しは、照明とテクスチャとともにキャラクターの体のほとんどを出力します。 AMDのグラブでは、黒一色のモデルを出力します。正しい道をたどったようです。



チェックの最初の明白な候補は、対応するテクスチャですが、それらは問題ないようで、両方のキャプチャで同じです。ただし、一部のピクセルシェーダー定数は奇妙に見えます。 NaN（数値ではない）が含まれているだけでなく、AMDキャプチャでのみ検出されます。





1.＃QOはNaNの略です



有望に見えます-NaN値はしばしば奇妙なグラフィックアーティファクトを引き起こします。おかしなことに、PlayStation3バージョンのMassEffect 2には、RPCS3エミュレーターでも非常によく似た問題があり、これもNaNに関連しています。



ただし、今のところあまり満足しないでください-これらは以前の呼び出しから残った値であり、現在の呼び出しでは使用されていない可能性があります。幸い、私たちの場合、これらのNaNがこの特定のレンダリングのためにD3Dに渡されていることは明らかです...

49652	IDirect3DDevice9::SetVertexShaderConstantF(230, 0x3017FC90, 4)
49653	IDirect3DDevice9::SetVertexShaderConstantF(234, 0x3017FCD0, 3)
49654	IDirect3DDevice9::SetPixelShaderConstantF(10, 0x3017F9D4, 1) // Submits constant c10
49655	IDirect3DDevice9::SetPixelShaderConstantF(11, 0x3017F9C4, 1) // Submits constant c11
49656	IDirect3DDevice9::SetRenderState(D3DRS_FILLMODE, D3DFILL_SOLID)
49657	IDirect3DDevice9::SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_CW)
49658	IDirect3DDevice9::SetRenderState(D3DRS_DEPTHBIAS, 0.000f)
49659	IDirect3DDevice9::SetRenderState(D3DRS_SLOPESCALEDEPTHBIAS, 0.000f)
49660	IDirect3DDevice9::TestCooperativeLevel()
49661	IDirect3DDevice9::SetIndices(0x296A5770)
49662	IDirect3DDevice9::DrawIndexedPrimitive(D3DPT_TRIANGLELIST, 0, 0, 2225, 0, 3484) // Draws the character model

...そして、このレンダリングで使用されるピクセルシェーダーは、両方の定数を参照します。

// Registers:
//
//   Name                     Reg   Size
//   ------------------------ ----- ----
//   UpperSkyColor            c10      1
//   LowerSkyColor            c11      1

どちらの定数もUnrealEngineから直接取得されているようで、その名前が示すように、照明に影響を与える可能性があります。ビンゴ！



ゲーム内テストは私たちの理論を確認します-Intelマシンでは、4つのNaN値のベクトルがピクセルシェーダー定数として渡されることはありません;ただし、AMDマシンでは、プレーヤーが照明が壊れた場所に入るとすぐにNaN値が表示され始めます！



これは仕事が終わったことを意味しますか？壊れた定数を見つけることは戦いの半分に過ぎないので、それからはほど遠いです。問題はまだ残っています-それらはどこから来て、それらを置き換えることができますか？ゲーム内テストでは、NaN値を変更すると、問題が部分的に修正されました-醜い黒い斑点はなくなりましたが、文字はまだ暗すぎます：





ほぼ正しい...しかし完全ではありません。



これらの照明値がシーンにとってどれほど重要であるかを考えると、この解決策にとどまることができません。しかし、私たちは正しい方向に進んでいることを知っています！



残念ながら、これらの定数の起点を追跡しようとすると、実際の宛先ではなく、レンダリングストリームのように見えるものが示されました。これをデバッグすることは可能ですが、ゲーム内および/またはUE3関連の構造間のデータフローの追跡に潜在的に無限の時間を費やす前に、新しいアプローチを試す必要があることは明らかです。

パート2-D3DXを詳しく見る

一歩後退して、私たちは以前に何かを逃していたことに気づきました。ゲームを「修正」するには、2つのエントリのうちの1つをレジストリに追加する必要があることを思い出してください-DisablePSGPとDisableD3DXPSGP。それらの名前が目的を示していると仮定すると、それDisableD3DXPSGPはサブセットである必要がありDisablePSGP、前者はD3DXでのみPSGPを無効にし、後者はD3DXとD3Dの両方で無効にします。この仮定をしたので、D3DXに目を向けましょう。



Mass Effectは、以下を作成してD3DX機能セットをインポートしますd3dx9_31.dll。

D3DXUVAtlasCreate
D3DXMatrixInverse
D3DXWeldVertices
D3DXSimplifyMesh
D3DXDebugMute
D3DXCleanMesh
D3DXDisassembleShader
D3DXCompileShader
D3DXAssembleShader
D3DXLoadSurfaceFromMemory
D3DXPreprocessShader
D3DXCreateMesh

私たちはキャプチャから得た情報を知らずにこのリストを見た場合、私はおそらく犯人かもしれないことを前提としていますD3DXPreprocessShaderいずれかのD3DXCompileShaderシェーダが誤って最適化および/またはAMD上でコンパイルすることができ、それらを修正することはめちゃくちゃ難しいことができます- 。



ただし、すでに知識があるため、リストから1つの関数が強調表示されます。これD3DXMatrixInverseは、ピクセルシェーダー定数を準備するために使用できる唯一の関数です。



この関数は、ゲーム内の1つの場所からのみ呼び出されます。

int __thiscall InvertMatrix(void *this, int a2)
{
  D3DXMatrixInverse(a2, 0, this);
  return a2;
}

しかし...それはあまりうまく実装されていません。簡単な調査にd3dx9_31.dllよるとD3DXMatrixInverse、出力パラメーターには触れず、マトリックスの反転が不可能な場合（入力マトリックスが縮退しているため）、戻りますnullptrが、ゲームはまったく気にしません。出力マトリックスは初期化されていないままである可​​能性があります。実際、縮退したマトリックスの反転はゲーム内で発生しますが（ほとんどの場合、メインメニューで）、ゲームでそれらをより適切に処理するために行った操作（たとえば、出力のゼロ化やIDマトリックスの割り当て）では、グラフィカルな変更はありません。それがどうなるかです。



この理論を反証したので、PSGPに戻ります-PSGPはD3DXで正確に何をしますか？ Rafael Riveraがこの質問を調べたところ、このパイプラインの背後にあるロジックは非常に単純であることが判明しました。

AddFunctions(x86)
if(DisablePSGP || DisableD3DXPSGP) {
  // All optimizations turned off
} else {
  if(IsProcessorFeaturePresent(PF_3DNOW_INSTRUCTIONS_AVAILABLE)) {
    if((GetFeatureFlags() & MMX) && (GetFeatureFlags() & 3DNow!)) {
      AddFunctions(amd_mmx_3dnow)
      if(GetFeatureFlags() & Amd3DNowExtensions) {
        AddFunctions(amd3dnow_amdmmx)
      }
    }
    if(GetFeatureFlags() & SSE) {
      AddFunctions(amdsse)
    }
  } else if(IsProcessorFeaturePresent(PF_XMMI64_INSTRUCTIONS_AVAILABLE /* SSE2 */)) {
    AddFunctions(intelsse2)
  } else if(IsProcessorFeaturePresent(PF_XMMI_INSTRUCTIONS_AVAILABLE /* SSE */)) {
    AddFunctions(intelsse)
  }
}

PSGPが無効になっていない場合、D3DXは特定の命令セット用に最適化された機能を選択します。これは論理的であり、元の理論に戻ります。結局のところ、D3DXにはAMDと3DNow！命令セット用に最適化された機能があるため、ゲームは最終的にそれらを間接的に使用します。3DNow！命令がない最新のAMDプロセッサは、Intelプロセッサと同じパスをたどりますintelsse2。



要約：

• PSGPが無効になっている場合、IntelとAMDの両方が通常のコード実行パスに従いますx86。
• Intelプロセッサは常にコードパスintelsse2^2を通過します。
• 3DNowを搭載したAMDプロセッサ！コード実行パスamd_mmx_3dnowまたはを通過し、amd3dnow_amdmmx3DNowのないプロセッサはを通過しintelsse2ます。

この情報を受け取ったら、仮説を立てます。AMDSSE2コマンドに何か問題intelsse2がある可能性があり、途中でAMDで計算されたマトリックス反転の結果が不正確すぎるか、完全に不正確です。



この仮説をどのようにテストできますか？もちろん、テスト！



PS：「ゲームd3dx9_31.dllで使用されているが、最新のD3DX9ライブラリにはバージョンd3dx9_43.dllがあり、おそらくこのバグは新しいバージョンで修正された」と思われるかもしれません。ゲームを「アップグレード」して最新のDLLをリンクしようとしましたが、何も変わりませんでした。

パート3-独立したテスト

マトリックス反転の精度をテストするためのシンプルで独立したプログラムを用意しました。短いゲームセッション中に、バグの場所で、すべての着信データと発信データD3DXMatrixInverseをファイルに記録しました。このファイルは独立したテストプログラムによって読み取られ、結果が再計算されます。ゲームの出力は、テストプログラムによって計算されたデータと比較され、正確性が検証されます。



PSGPを有効/無効にしてIntelおよびAMDチップから収集したデータに基づいて何度か試行した後、さまざまなマシンの結果を比較しました。結果を以下に示します。これは、成功（、結果は等しい）と失敗（、結果は等しくありません）実行します。最後の列は、ゲームがデータを正しく処理しているか、「バグがある」かを示します。浮動小数点計算の不正確さを意図的に無視し、以下を使用して結果を比較しますmemcmp。





D3DXMatrixInverseテスト結果



不思議なことに、結果は次のことを示しています。

• SSE2を使用したコンピューティングは、IntelマシンとAMDマシンの間で移植できません。
• SSE2を使用しないコンピューティングは、マシン間で移植されます。
• SSE2を使用しない計算は、Intel SSE2での計算とは異なるという事実にもかかわらず、ゲームによって「受け入れ」られます。

したがって、疑問が生じます。AMDSSE2を使用したコンピューティングの何が問題になっているのでしょうか。それは、ゲームの不具合につながるためです。正確な答えはありませんが、2つの要因の結果であるように見えます。

• D3DXMatrixInverse SSE2 — , SSE2 Intel/AMD (, - ), , .
• , .

この段階D3DXMatrixInverseで、D3DX関数の書き直されたx86バリエーションを置き換える修正を作成する準備が整いました。これで完了です。しかし、私は別のランダムな考えを持っていました-D3DXは廃止され、DirectXMathに置き換えられました。とにかくこのマトリックス関数を本当に置き換えたい場合はXMMatrixInverse、関数の「最新の」置換であるに変更できると判断しましたD3DXMatrixInverse。またXMMatrixInverse、SSE2コマンドを使用します。つまり、D3DXの関数と同じように最適になりますが、エラーは同じであるとほぼ確信していました。



私はすぐにコードを書き、それをラファエルに送りました、そして...それはうまくいきました



！ （？）



最終的に、SSE2チームのわずかな違いのために問題であると認識したことは、非常に数値的な問題である可能性があります。それはにもかかわらずXMMatrixInverseもSSE2を使用して、それがIntelとAMDの両方で完璧な結果を与えました。したがって、同じテストを再度実行したところ、控えめに言っても、結果は予想外でした。





XMMatrixInverseを使用したベンチマーク結果



ゲームがうまく機能するだけでなく、結果は完全に一致し、マシン間で引き継がれます。



これを念頭に置いて、バグの原因に関する理論を修正しました。間違いなく、問題に敏感すぎるゲームのせいです。ただし、追加のテストを行った後、D3DXは高速計算用に作成されたように見え、DirectXMathは計算の精度に関心があります。D3DXは2000年代の製品であり、速度が最優先事項であったことは理にかなっているため、これは論理的なようです。DirectXMathは後で開発されたため、作成者は正確で決定論的な計算にもっと注意を払うことができました。

パート4-すべてをまとめる

記事はかなり長いことが判明しました、私はあなたが疲れていないことを望みます。私たちが行ったことを要約しましょう：

• , 3DNow! ( DLL).
• , PSGP AMD.
• PIX — NaN .
• — D3DXMatrixInverse.
• , Intel AMD, SSE2.
• , XMMatrixInverse .

私たちが実装するために残された唯一のことは、正しい交換です！これは、マスエフェクトのためSilentPatchはどこ来て遊びに。この問題の最もクリーンな解決策d3dx9_31.dllは、関数を除いて、エクスポートされたすべてのMassEffect関数をシステムDLLにリダイレクトするスプーファを作成することであると判断しましたD3DXMatrixInverse。この機能のために、を開発しましたXMMatrixInverse。



交換用DLLは、非常にクリーンで信頼性の高いインストールを提供し、ゲームのOriginバージョンとSteamバージョンでうまく機能します。ASIローダーやその他のサードパーティソフトウェアを必要とせずに、すぐに使用できます。



私たちが理解している限り、ゲームは、照明を少し劣化させることなく、本来のように見えます。







ノベリア







イロス

ダウンロード

変更はMods＆Patchesからダウンロードできます。ここをクリックして、ゲームページに直接移動します。



マスエフェクト用のSilentPatchをダウンロードします。ダウンロードしたら



、アーカイブをゲームフォルダに抽出するだけです。次に何をすべきかわからない場合は、セットアップ手順をお読みください。

---

modの完全なソースコードはGitHubで公開されており、出発点として自由に使用できます



。GitHubのソース

ノート

1. 理論的には、d3d9.dll内のバグである可能性もあり、少し複雑になります。幸い、そうではありませんでした。
2. もちろん、SSE2命令セットがあると仮定すると、これらの命令のないIntelプロセッサは、MassEffectの最小システム要件よりもはるかに脆弱です。

参照：

• 「正午、秋、AMDの復活»
• 「AMDRyzenの現在の増加がCPUを殺さないのはなぜですか」