天下武功，唯快不破

最近網(wǎng)友問了關(guān)于點(diǎn)云、傾斜攝影數(shù)據(jù)的性能優(yōu)化問題。本來想刀槍劍戟、斧鉞勾叉給弄了，但是后來想性能其實(shí)是個(gè)系統(tǒng)問題，要在第22節(jié)分成數(shù)小節(jié)扎扎實(shí)實(shí)的講一講。

鳴謝

非常感謝王銳王大神的cookbook，我準(zhǔn)備主要參考它里面關(guān)于性能的一章。也就是第8章。本節(jié)講述性能優(yōu)化的最基本的手段：壓縮紋理。

本節(jié)資源

本文集包括本節(jié)所有資源包括模型代碼都在此下載，按節(jié)的序號有文件或文件夾：
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提取碼：xrf5

理論知識

1.我們都知道，紋理的存儲是RGBA，這四個(gè)數(shù)字假如不壓縮的話其占用的存儲空間是相當(dāng)大的，每個(gè)通道按0~255 一個(gè)字節(jié)來計(jì)算，一個(gè)像素RGBA是4個(gè)字節(jié)（byte)，一個(gè)1024x1024這么大的圖片會(huì)占用1024x1024x4=4M。如果不經(jīng)壓縮，一個(gè)GPU顯存在4GB的顯卡，也只能存儲1024張1024x1024的圖片。這顯然不合常理。有時(shí)候我們在處理tiff圖像時(shí)，指定不使用壓縮，則隨便一個(gè)大小出來就是幾十個(gè)GB，那就是什么顯卡也存不了了。
2.所以無論是CPU還是GPU都支持對紋理進(jìn)行壓縮。壓縮的算法也一大摞，它們是針對不同的場景來使用的。紋理壓縮之后，要以有效的降低CPU的內(nèi)存和CPU的顯存的使用。最關(guān)鍵的是還能有效的減少模型占用的存儲空間。
3.理論上，壓縮與解壓消耗的是CPU與GPU的使用率，所以使用壓縮會(huì)使計(jì)算量增加，會(huì)使內(nèi)存和顯存使用率降低。以下是分配了20x20=400個(gè)512x512的RGB的壓縮前后的CPU/GPU使用率與顯存內(nèi)存占用率的對比。理論上這么些圖片和像素占用的存儲是300M。

image.png

可以看到可以對CPU/GPU端的存儲使用明顯下降，CPU使用率略升高，GPU因?yàn)槭遣⑿刑幚砬覍τ趫D像壓縮更加成熟，其使用率和顯存都降低了，因此沒有理由不使用紋理壓縮。

實(shí)際實(shí)踐

• 我們只需要對texture使用以下語句就能按算法壓縮的功能：

            texture->setInternalFormatMode(osg::Texture2D::USE_S3TC_DXT1_COMPRESSION);
            texture->setUnRefImageDataAfterApply(true);

第一句setInternalFormatMode是為了設(shè)置壓縮格式。
第二句setUnRefImageDataAfterApply是圖片傳送到GPU端之后，CPU端就會(huì)釋放掉。這也就是很多texture明明有東西，但是獲取image想輸出，結(jié)果發(fā)現(xiàn)image是0的原因。

• 我們使用隨機(jī)顏色，放入到申請的紋理當(dāng)中。

    osg::ref_ptr<osg::Image> image = new osg::Image;
    image->allocateImage(width, height, 1, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE);

    unsigned char* data = image->data();
    for (int y = 0; y < height; ++y)
    {
        for (int x = 0; x < width; ++x)
        {
            *(data++) = randomValue(0.0f, 255.0f);
            *(data++) = randomValue(0.0f, 255.0f);
            *(data++) = randomValue(0.0f, 255.0f);
        }
    }
    return image.release();

以下是全部代碼

/* -*-c++-*- OpenSceneGraph Cookbook
 * Chapter 8 Recipe 2
 * Author: Wang Rui <wangray84 at gmail dot com>
*/

#include <osg/Texture2D>
#include <osg/Geometry>
#include <osg/Group>
#include <osgDB/ReadFile>
#include <osgViewer/ViewerEventHandlers>
#include <osgViewer/Viewer>

#define COMPRESS_TEXTURE  // Comment this to disable compressing textures

float randomValue(float min, float max)
{
    return (min + (float)rand() / (RAND_MAX + 1.0f) * (max - min));
}

osg::Vec3 randomVector(float min, float max)
{
    return osg::Vec3(randomValue(min, max),
        randomValue(min, max),
        randomValue(min, max));
}

osg::Matrix randomMatrix(float min, float max)
{
    osg::Vec3 rot = randomVector(-osg::PI, osg::PI);
    osg::Vec3 pos = randomVector(min, max);
    return osg::Matrix::rotate(rot[0], osg::X_AXIS, rot[1], osg::Y_AXIS, rot[2], osg::Z_AXIS) *
        osg::Matrix::translate(pos);
}

osg::Image* createRandomImage(int width, int height)
{
    osg::ref_ptr<osg::Image> image = new osg::Image;
    image->allocateImage(width, height, 1, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE);

    unsigned char* data = image->data();
    for (int y = 0; y < height; ++y)
    {
        for (int x = 0; x < width; ++x)
        {
            *(data++) = randomValue(0.0f, 255.0f);
            *(data++) = randomValue(0.0f, 255.0f);
            *(data++) = randomValue(0.0f, 255.0f);
        }
    }
    return image.release();
}

osg::Node* createQuads(unsigned int cols, unsigned int rows)
{
    osg::ref_ptr<osg::Geode> geode = new osg::Geode;
    for (unsigned int y = 0; y < rows; ++y)
    {
        for (unsigned int x = 0; x < cols; ++x)
        {
            osg::ref_ptr<osg::Texture2D> texture = new osg::Texture2D;
            texture->setImage(createRandomImage(512, 512));
#ifdef COMPRESS_TEXTURE
            texture->setInternalFormatMode(osg::Texture2D::USE_S3TC_DXT1_COMPRESSION);
            texture->setUnRefImageDataAfterApply(true);
#endif

            osg::Vec3 center((float)x, 0.0f, (float)y);
            osg::ref_ptr<osg::Drawable> quad = osg::createTexturedQuadGeometry(
                center, osg::Vec3(0.9f, 0.0f, 0.0f), osg::Vec3(0.0f, 0.0f, 0.9f));
            quad->getOrCreateStateSet()->setTextureAttributeAndModes(0, texture.get());
            geode->addDrawable(quad.get());
        }
    }
    return geode.release();
}

int main(int argc, char** argv)
{
    osgViewer::Viewer viewer;
    viewer.setSceneData(createQuads(20, 20));
    viewer.addEventHandler(new osgViewer::StatsHandler);
    return viewer.run();
}