[video_core] Improve synchronization and refactor buffer cache timing logic (#4182)

This simplifies the GPU accuracy setting by removing the intermediate Balanced mode and setting High as the default on desktop platforms.

It introduces a dedicated setting for GPU fence behavior, allowing the synchronization policy to be configured independently of GPU accuracy.

The Vulkan buffer cache now tracks GPU recording timeline ticks and waits only when necessary, reducing unnecessary synchronization while maintaining correctness for hard-to-trace graphical bugs.

GPU buffer readback has also been refined to synchronize only the affected upload regions when needed, and default DMA behavior has been updated to align with the new GPU accuracy model.

### TL;DR

The fix for particles freezing and unfreezing in mid-air in `Super Mario Odyssey` has been improved, resulting in less of a performance hit.
This game requires the new `Enable GPU Buffer Readback` option to be enabled to fix this issue.

The vertex explosions that occurred in `Super Mario Bros. Wonder`, especially in World 4, have been completely eliminated. You can now enjoy a smooth experience without graphical glitches exploding across the screen.
This game requires the new `GPU Fence Behavior` option to be set to `Strict` to fully fix this issue.

The flickering issue inside certain Shrines in `The Legend of Zelda: Tears of the Kingdom` has also been fixed.
For now, this game requires the new `GPU Fence Behavior` option to be set to `Accurate` to fully fix this issue.

These options are intended to fix graphical bugs in games that require better synchronization behavior between CPU and GPU, so other games may be affected as well.

Co-authored-by: xbzk <xbzk@eden-emu.dev>
Reviewed-on: https://git.eden-emu.dev/eden-emu/eden/pulls/4182
Reviewed-by: Lizzie <lizzie@eden-emu.dev>

src/android/app/src/main/java/org/yuzu/yuzu_emu/features/settings/model/BooleanSetting.kt

@@ -16,7 +16,6 @@ enum class BooleanSetting(override val key: String) : AbstractBooleanSetting {
     RENDERER_USE_SPEED_LIMIT("use_speed_limit"),
     USE_CUSTOM_CPU_TICKS("use_custom_cpu_ticks"),
     SKIP_CPU_INNER_INVALIDATION("skip_cpu_inner_invalidation"),
-    ANTIFLICKER("antiflicker"),
     FIX_BLOOM_EFFECTS("fix_bloom_effects"),
     EMULATE_BGR565("emulate_bgr565"),
     RESCALE_HACK("rescale_hack"),

src/android/app/src/main/java/org/yuzu/yuzu_emu/features/settings/model/IntSetting.kt

@@ -27,6 +27,7 @@ enum class IntSetting(override val key: String) : AbstractIntSetting {
 
     RENDERER_DYNA_STATE("dyna_state"),
     DMA_ACCURACY("dma_accuracy"),
+    GPU_FENCE_BEHAVIOR("gpu_fence_behavior"),
     FRAME_PACING_MODE("frame_pacing_mode"),
     AUDIO_OUTPUT_ENGINE("output_engine"),
     MAX_ANISOTROPY("max_anisotropy"),

src/android/app/src/main/java/org/yuzu/yuzu_emu/features/settings/model/view/SettingsItem.kt

@@ -669,6 +669,15 @@ abstract class SettingsItem(
                     valuesId = R.array.dmaAccuracyValues
                 )
             )
+            put(
+                SingleChoiceSetting(
+                    IntSetting.GPU_FENCE_BEHAVIOR,
+                    titleId = R.string.gpu_fence_behavior,
+                    descriptionId = R.string.gpu_fence_behavior_description,
+                    choicesId = R.array.gpuFenceBehaviorNames,
+                    valuesId = R.array.gpuFenceBehaviorValues
+                )
+            )
             put(
                 SwitchSetting(
                     BooleanSetting.RENDERER_ASYNCHRONOUS_SHADERS,
@@ -757,13 +766,6 @@ abstract class SettingsItem(
                     descriptionId = R.string.skip_cpu_inner_invalidation_description
                 )
             )
-            put(
-                SwitchSetting(
-                    BooleanSetting.ANTIFLICKER,
-                    titleId = R.string.antiflicker,
-                    descriptionId = R.string.antiflicker_description
-                )
-            )
             put(
                 SwitchSetting(
                     BooleanSetting.FIX_BLOOM_EFFECTS,

src/android/app/src/main/java/org/yuzu/yuzu_emu/features/settings/ui/SettingsFragmentPresenter.kt

@@ -283,6 +283,7 @@ class SettingsFragmentPresenter(
 
             add(IntSetting.RENDERER_ACCURACY.key)
             add(IntSetting.DMA_ACCURACY.key)
+            add(IntSetting.GPU_FENCE_BEHAVIOR.key)
             add(IntSetting.MAX_ANISOTROPY.key)
             add(IntSetting.RENDERER_VRAM_USAGE_MODE.key)
             add(IntSetting.RENDERER_ASTC_DECODE_METHOD.key)
@@ -299,7 +300,6 @@ class SettingsFragmentPresenter(
 
             add(IntSetting.FAST_GPU_TIME.key)
             add(BooleanSetting.SKIP_CPU_INNER_INVALIDATION.key)
-            add(BooleanSetting.ANTIFLICKER.key)
             add(BooleanSetting.FIX_BLOOM_EFFECTS.key)
             add(BooleanSetting.EMULATE_BGR565.key)
             add(BooleanSetting.RESCALE_HACK.key)

src/android/app/src/main/res/values-ar/strings.xml

@@ -506,8 +506,6 @@
     <string name="fast_gpu_time_description">يُجبر هذا الخيار معظم الألعاب على العمل بأعلى دقة عرض أصلية. استخدم 256 للحصول على أقصى أداء و512 للحصول على أعلى جودة رسومات.</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation">تخطي إبطال صلاحية وحدة المعالجة المركزية الداخلية</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation_description">يتخطى بعض عمليات إبطال ذاكرة التخزين المؤقتة من جانب وحدة المعالجة المركزية أثناء تحديثات الذاكرة، مما يقلل من استخدام وحدة المعالجة المركزية ويحسن أداءها. قد يتسبب ذلك في حدوث أعطال أو تعطل في بعض الألعاب.</string>
-    <string name="antiflicker">مضاد الوميض</string>
-    <string name="antiflicker_description">يُجبر هذا الوضع وظائف وحدة معالجة الرسومات على الانتظار حتى يتم إرسال العمل إليها. استخدمه مع وضع وحدة معالجة الرسومات السريع لتجنب الوميض مع تأثير أقل على الأداء.</string>
     <string name="fix_bloom_effects">إصلاح تأثيرات التوهج</string>
     <string name="fix_bloom_effects_description">يقلل من ضبابية التوهج في LA/EOW  (Adreno A6XX - A7XX/ Turnip)، ويزيل التوهج في Burnout. تحذير: قد يسبب تشوهات رسومية في ألعاب أخرى.</string>
     <string name="emulate_bgr565">محاكاة BGR565</string>

src/android/app/src/main/res/values-es/strings.xml

@@ -502,8 +502,6 @@
     <string name="fast_gpu_time_description">Fuerza a la mayoría de los juegos a ejecutarse a su resolución nativa más alta. Usa 256 para un máximo rendimiento y 512 para una fidelidad gráfica óptima.</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation">Omitir invalidación interna de la CPU</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation_description">Omite ciertas invalidaciones de caché de la CPU durante las actualizaciones de memoria, lo que reduce el uso de la CPU y mejora su rendimiento. Esto puede causar fallos o bloqueos en algunos juegos.</string>
-    <string name="antiflicker">Antiparpadeo</string>
-    <string name="antiflicker_description">Fuerza a las funciones de devolución de llamada de la GPU a esperar a que se envíen las tareas a la GPU.\nÚsalo con el modo de GPU rápida para evitar el parpadeo con un menor impacto en el rendimiento.</string>
     <string name="fix_bloom_effects">Arreglar los efectos de resplandor</string>
     <string name="fix_bloom_effects_description">Reduce el efecto de resplandor en LA/EOW (Adreno A6XX - A7XX/ Turnip), elimina el resplandor en Burnout. Advertencia: puede causar artefactos gráficos en otros juegos.</string>
     <string name="emulate_bgr565">Emular BGR565</string>

src/android/app/src/main/res/values-ru/strings.xml

@@ -499,8 +499,6 @@
     <string name="fast_gpu_time_description">Принудительно запускает большинство игр в их максимальном нативном разрешении. Используйте значение 256 для максимальной производительности и 512 для максимального качества графики.</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation">Пропустить внутреннюю инвалидацию ЦП</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation_description">Пропускает некоторые инвалидации кэша на стороне ЦП при обновлениях памяти, уменьшая нагрузку на процессор и повышая производительность. Может вызывать сбои в некоторых играх.</string>
-    <string name="antiflicker">Анти-мерцание</string>
-    <string name="antiflicker_description">Принудительно заставляет обратные вызовы ГПУ-фильтра ожидать выполнения отправленных задач на ГПУ. Используйте с Быстрым режимом ГПУ, что бы избежать мерцаний с меньшим влиянием на производительность.</string>
     <string name="fix_bloom_effects">Исправить эффекты размытия</string>
     <string name="fix_bloom_effects_description">Частично убирает размытие в LA/EOW (Adreno A6XX - A7XX/ Turnip), полностью отключает его в Burnout. Внимание: может вызывать графические артефакты в других играх.</string>
     <string name="emulate_bgr565">Эмулировать BGR565</string>

src/android/app/src/main/res/values-uk/strings.xml

@@ -502,8 +502,6 @@
     <string name="fast_gpu_time_description">Примушує більшість ігор працювати на їхній максимальній нативній роздільності. Використовуйте 256 для максимальної продуктивності та 512 для найкращої якості.</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation">Пропустити внутрішнє інвалідування CPU</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation_description">Пропускає деякі інвалідації кешу на стороні CPU під час оновлення пам\'яті, зменшуючи навантаження на процесор і покращуючи продуктивність. Може спричинити збої в деяких іграх.</string>
-    <string name="antiflicker">Антимерехтіння</string>
-    <string name="antiflicker_description">Змушує механізм синхронізації чекати, доки ГП завершить подані завдання. Використовуйте з режимом ГП «Швидко», щоб уникнути мерехтіння з меншими втратами продуктивності.</string>
     <string name="fix_bloom_effects">Виправити ефекти світіння</string>
     <string name="fix_bloom_effects_description">Зменшує розмиття світіння в LA/EOW (Adreno A6XX–A7XX / Turnip), прибирає світіння в Burnout. Увага: може спричинити графічні артефакти в інших іграх.</string>
     <string name="emulate_bgr565">Емулювати BGR565</string>

src/android/app/src/main/res/values-zh-rCN/strings.xml

@@ -498,8 +498,6 @@
     <string name="fast_gpu_time_description">强制大多数游戏以其最高原生分辨率运行。设置为 256 可获得最佳性能，设置为 512 可获得最佳画面保真度。</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation">跳过CPU内部无效化</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation_description">在更新内存时跳过某些 CPU 端的缓存失效操作，从而降低 CPU 占用率并提升性能。可能会在某些游戏中引发故障点或崩溃。</string>
-    <string name="antiflicker">防闪烁</string>
-    <string name="antiflicker_description">强制 GPU 围栏回调等待已提交的 GPU 任务。配合“快速 GPU 模式”一起使用，以牺牲少量性能为代价来避免画面闪烁现象。</string>
     <string name="fix_bloom_effects">修复 Bloom 效果</string>
     <string name="fix_bloom_effects_description">减少《智慧的再现》和《众神的三角力量2》（Adreno A6XX - A7XX/ Turnip）中的 bloom 模糊，并移除《Burnout》中的 bloom 效果。警告：可能会导致在其他游戏中出现图形异常。</string>
     <string name="emulate_bgr565">模拟 BGR565</string>

src/android/app/src/main/res/values/arrays.xml

@@ -522,6 +522,21 @@
         <item>2</item>
     </integer-array>
 
+    <string-array name="gpuFenceBehaviorNames">
+        <item>@string/gpu_fence_behavior_default</item>
+        <item>@string/gpu_fence_behavior_immediate</item>
+        <item>@string/gpu_fence_behavior_balanced</item>
+        <item>@string/gpu_fence_behavior_accurate</item>
+        <item>@string/gpu_fence_behavior_strict</item>
+    </string-array>
+    <integer-array name="gpuFenceBehaviorValues">
+        <item>0</item>
+        <item>1</item>
+        <item>2</item>
+        <item>3</item>
+        <item>4</item>
+    </integer-array>
+
 
     <string-array name="appletEntries">
         <item>@string/applet_hle</item>

src/android/app/src/main/res/values/strings.xml

@@ -482,6 +482,8 @@
     <string name="renderer_accuracy_description">Controls the GPU emulation mode. Most games render fine with Fast or Balanced modes, but Accurate is still required for some. Particles tend to only render correctly with Accurate mode.</string>
     <string name="dma_accuracy">DMA Accuracy</string>
     <string name="dma_accuracy_description">Controls the DMA precision accuracy. Safe precision can fix issues in some games, but it can also impact performance in some cases. If unsure, leave this on Default.</string>
+    <string name="gpu_fence_behavior">GPU Fence Behavior</string>
+    <string name="gpu_fence_behavior_description">Controls the GPU fence synchronization behavior. Immediate is the fastest option, but can introduce some issues. Balanced offers better compatibility and may fix issues in some games. Accurate further improves compatibility at the cost of some performance. Strict is the slowest option, but can fix issues that require stricter synchronization. Default follows the GPU Accuracy setting.</string>
     <string name="anisotropic_filtering">Anisotropic filtering</string>
     <string name="anisotropic_filtering_description">Improves the quality of textures when viewed at oblique angles</string>
     <string name="vram_usage_mode">VRAM Usage Mode</string>
@@ -514,8 +516,6 @@
     <string name="fast_gpu_time_description">Forces most games to run at their highest native resolution. Use 256 for maximal performance and 512 for maximal graphics fidelity.</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation">Skip CPU Inner Invalidation</string>
     <string name="skip_cpu_inner_invalidation_description">Skips certain CPU-side cache invalidations during memory updates, reducing CPU usage and improving it\'s performance. This may cause glitches or crashes on some games.</string>
-    <string name="antiflicker">Anti-Flicker</string>
-    <string name="antiflicker_description">Forces GPU fence callbacks to wait for submitted GPU work. Use with Fast GPU mode, to avoid flicker with lower performance impact.</string>
     <string name="fix_bloom_effects">Fix Bloom Effects</string>
     <string name="fix_bloom_effects_description">Reduces bloom blur in LA/EOW (Adreno A6XX - A7XX/ Turnip), removes bloom in Burnout. Warning: may cause graphical artifacts in other games.</string>
     <string name="emulate_bgr565">Emulate BGR565</string>
@@ -1047,6 +1047,13 @@
     <string name="dma_accuracy_unsafe">Unsafe</string>
     <string name="dma_accuracy_safe">Safe</string>
 
+    <!-- GPU Fence Behavior -->
+    <string name="gpu_fence_behavior_default">Default</string>
+    <string name="gpu_fence_behavior_immediate">Immediate</string>
+    <string name="gpu_fence_behavior_balanced">Balanced</string>
+    <string name="gpu_fence_behavior_accurate">Accurate</string>
+    <string name="gpu_fence_behavior_strict">Strict</string>
+
     <!-- ASTC Decoding Method Choices -->
     <string name="accelerate_astc_cpu" translatable="false">CPU</string>
     <string name="accelerate_astc_gpu" translatable="false">GPU</string>