[Unity] 各種移動GPU壓縮紋理的使用方法

1. 移動GPU大全

目前移動市場的GPU主要有四大廠商系列：

1）Imagination Technologies的PowerVR SGX系列


代表型號：PowerVR SGX 535、PowerVR SGX 540、PowerVR SGX 543MP、PowerVR SGX 554MP等

代表作 ：Apple iPhone全系、iPad全系，三星I9000、P3100等

2）Qualcomm(高通)的Adreno系列


代表型號：Adreno 200、Adreno 205、Adreno 220、Adreno 320等

代表作 ：HTC G10、G14，小米1、2等

3）ARM的Mali系列


代表型號：Mali-400、Mali-T604等

代表作 ：三星Galaxy SII、Galaxy SIII、Galaxy Note1、Galaxy Note2(亞版)等

4）nVIDIA(英偉達)的Tegra系列


代表型號：nVIDIA Tegra2、nVIDIA Tegra3等

代表作 ：Google Nexus 7，HTC One X等


2. 壓縮紋理的必要性

1）首先要說一下圖像文件格式和紋理格式的區(qū)別。

常用的圖像文件格式有BMP，TGA，JPG，GIF，PNG等；

常用的紋理格式有R5G6B5，A4R4G4B4，A1R5G5B5，R8G8B8, A8R8G8B8等。

文件格式是圖像為了存儲信息而使用的對信息的特殊編碼方式，它存儲在磁盤中，或者內(nèi)存中，但是并不能被GPU所識別，因為以向量計算見長的GPU對于這些復(fù)雜的計算無能為力。這些文件格式當(dāng)被游戲讀入后，還是需要經(jīng)過CPU解壓成R5G6B5，A4R4G4B4，A1R5G5B5，R8G8B8, A8R8G8B8等像素格式，再傳送到GPU端進行使用。

紋理格式是能被GPU所識別的像素格式，能被快速尋址并采樣。

舉個例子，DDS文件是游戲開發(fā)中常用的文件格式，它內(nèi)部可以包含A4R4G4B4的紋理格式，也可以包含A8R8G8B8的紋理格式，甚至可以包含DXT1的紋理格式。在這里DDS文件有點容器的意味。

OpenGL ES 2.0支持以上提到的R5G6B5，A4R4G4B4，A1R5G5B5，R8G8B8，A8R8G8B8等紋理格式，其中 R5G6B5，A4R4G4B4，A1R5G5B5每個像素占用2個字節(jié)(BYTE)，R8G8B8每個像素占用3個字節(jié)，A8R8G8B8每個像素占用 4個字節(jié)。


對于一張512*512的紋理的話，R5G6B5格式的文件需要占用512KB的容量，A8R8G8B8格式的文件需要占用1MB的容量；如果是1024*1024的紋理，則各需要2M和4M的容量，這對于動輒需要幾十、幾百張甚至更多紋理的游戲，上G容量的游戲在移動平臺上是不容易被接受的(當(dāng)然，還是有1、2G的大作的，里面包含了幾千張的紋理)。

聰明的設(shè)計師們在想，有沒有其他辦法，既能表現(xiàn)豐富的色彩和細節(jié)，又能是最小失真的情況下，達到更小的紋理容量呢。壓縮紋理格式應(yīng)運而生(當(dāng)然，并不是在移動平臺后才有的產(chǎn)物)。


3. 常見的壓縮紋理格式

基于OpenGL ES的壓縮紋理有常見的如下幾種實現(xiàn)：

1）ETC1（Ericsson texture compression)

2）PVRTC (PowerVR texture compression)

3）ATITC (ATI texture compression)

4）S3TC (S3 texture compression)

ETC1:

ETC1格式是OpenGL ES圖形標(biāo)準(zhǔn)的一部分，并且被所有的Android設(shè)備所支持。

擴展名為: GL_OES_compressed_ETC1_RGB8_texture，不支持透明通道，所以僅能用于不透明紋理。

當(dāng)加載壓縮紋理時， 參數(shù)支持如下格式：?

GL_ETC1_RGB8_OES(RGB，每個像素0.5個字節(jié))

PVRTC:

支持的GPU為Imagination Technologies的PowerVR SGX系列。

OpenGL ES的擴展名為: GL_IMG_texture_compression_pvrtc。

當(dāng)加載壓縮紋理時， 參數(shù)支持如下幾種格式：?

GL_COMPRESSED_RGB_PVRTC_4BPPV1_IMG (RGB，每個像素0.5個字節(jié))?

GL_COMPRESSED_RGB_PVRTC_2BPPV1_IMG (RGB，每個像素0.25個字節(jié))?

GL_COMPRESSED_RGBA_PVRTC_4BPPV1_IMG (RGBA，每個像素0.5個字節(jié))?

GL_COMPRESSED_RGBA_PVRTC_2BPPV1_IMG (RGBA，每個像素0.25個字節(jié))

ATITC:

支持的GPU為Qualcomm的Adreno系列。

支持的OpenGL ES擴展名為: GL_ATI_texture_compression_atitc。

當(dāng)加載壓縮紋理時， 參數(shù)支持如下類型的紋理：?

GL_ATC_RGB_AMD (RGB，每個像素0.5個字節(jié))?

GL_ATC_RGBA_EXPLICIT_ALPHA_AMD (RGBA，每個像素1個字節(jié))?

GL_ATC_RGBA_INTERPOLATED_ALPHA_AMD (RGBA，每個像素1個字節(jié))

S3TC:

也被稱為DXTC，在PC上廣泛被使用，但是在移動設(shè)備上還是屬于新鮮事物。支持的GPU為NVIDIA Tegra系列。

OpenGL ES擴展名為:

GL_EXT_texture_compression_dxt1和GL_EXT_texture_compression_s3tc。

當(dāng)加載壓縮紋理時， 的參數(shù)有如下幾種格式：?

GL_COMPRESSED_RGB_S3TC_DXT1 (RGB，每個像素0.5個字節(jié))?

GL_COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT1 (RGBA，每個像素0.5個字節(jié))?

GL_COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT3 (RGBA，每個像素1個字節(jié))?

GL_COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT5 (RGBA，每個像素1個字節(jié))

由此可見，Mali系列GPU只支持ETC1格式的壓縮紋理，而且該紋理不支持透明通道，有一定局限性。

以上壓縮紋理格式每個像素大小相對A8R8G8B8格式的比例，最高壓縮比是16:1，最低壓縮比是4:1，對于減小紋理的數(shù)據(jù)容量有明顯作用，相應(yīng)在顯存帶寬上也有明顯優(yōu)勢，從而提高游戲的運行效率(此特性沒有絕對數(shù)值，根據(jù)每個游戲的用法和瓶頸點不同而有差別)。


4. OpenGL中相關(guān)API的使用

1） 獲得GPU的型號

glGetString(GL_RENDERER)

2） 獲得GPU的生產(chǎn)廠商

glGetString(GL_VENDOR);

3） 獲取GPU支持哪些壓縮紋理

string extensions = (const char*)glGetString(GL_EXTENSIONS);

a. 判斷是否支持ETC1格式的壓縮紋理

return (extensions.find("GL_OES_compressed_ETC1_RGB8_texture")!= string::npos);

b. 判斷是否支持DXT格式的壓縮紋理

return (extensions.find("GL_EXT_texture_compression_dxt1")!= string::npos ||

extensions.find("GL_EXT_texture_compression_s3tc")!= string::npos);

c. 判斷是否支持PVRTC格式的壓縮紋理

return (extensions.find("GL_IMG_texture_compression_pvrtc")!= string::npos);

d. 判斷是否支持ATITC格式的壓縮紋理

return (extensions.find("GL_AMD_compressed_ATC_texture")!= string::npos ||

extensions.find("GL_ATI_texture_compression_atitc")!= string::npos);

4） 填充壓縮紋理數(shù)據(jù)

void glCompressedTexImage2D (

GLenum target,

GLint level,

GLenum internalformat,

GLsizei width,

GLsizei height,

GLint border,

GLsizei imageSize,

const GLvoid * data);

這里的參數(shù)不做詳細解釋，其中internalformat即是壓縮紋理格式的類型。


5. 壓縮紋理工具的使用

每種壓縮紋理以及相應(yīng)的廠商都提供了壓縮紋理的工具，工具都分兩個版本：

a. 可視化轉(zhuǎn)換工具 (給美工或小白少量使用)

b. 命令行轉(zhuǎn)換工具 (給程序批量使用)

下面對每個工具的用法進行說明。

1）Imagination Technologies PowerVR

工具下載地址

http://www.imgtec.com/powervr/insider/sdkdownloads/index.asp?installer=W...

可視化轉(zhuǎn)換界面


命令行轉(zhuǎn)換腳本

for %%i in (*.tga) do PVRTexTool.exe -f PVRTC4 -i %%i

(將本目錄下的所有tga文件，轉(zhuǎn)換成"PVRTC4"編碼格式的pvr文件，不帶mipmap)

詳細使用說明：PvrTexTool.exe /?

2）Qualcomm Adreno

工具下載地址

https://developer.qualcomm.com/mobile-development/mobile-technologies/ga...

可視化轉(zhuǎn)換界面


命令行轉(zhuǎn)換腳本

for %%i in (*.tga) do QCompressCmd.exe %%i %%i.ktx "ATC RGBA Explicit" yes

(將本目錄下的所有tga文件，轉(zhuǎn)換成"ATC RGBA Explicit"編碼格式的ktx文件，帶mipmap)

詳細使用說明：QCompressCmd.exe /?

3）ARM Mali

工具下載地址

http://malideveloper.arm.com/develop-for-mali/mali-gpu-texture-compressi...

可視化轉(zhuǎn)換界面


命令行轉(zhuǎn)換腳本

for %%i in (*.tga) do PVRTexTool.exe -f ETC -i %%i

(將本目錄下的所有tga文件，轉(zhuǎn)換成"ETC"編碼格式的pvr文件，不帶mipmap這里還是使用的PVRTexTool.exe，也可以使用QCompressCmd.exe)

詳細使用說明：PVRTexTool.exe /?

4）nVIDIA Tegra

可以使用DirectX SDK中自帶的DirectX Texture Tool進行轉(zhuǎn)換

可視化轉(zhuǎn)換界面


命令行轉(zhuǎn)換腳本

for %%i in (*.tga) do texconv.exe -f DXT5 %%i

(將本目錄下的所有tga文件，轉(zhuǎn)換成"DXT5"編碼格式的dds文件，不帶mipmap)

詳細使用說明：TexConv.exe /?

本文來源：?http://www.cnblogs.com/luming1979/archive/2013/02/04/2891421.html

主流紋理壓縮標(biāo)準(zhǔn)：ETC、PVRTC、S3TC

首先說OpenGL ES標(biāo)準(zhǔn)中的，2.0版規(guī)范中將ETC(Ericsson Texture Compression)作為基本的紋理壓縮標(biāo)準(zhǔn)，這是大部分移動GPU都會支持的紋理標(biāo)準(zhǔn)。OpenGL ES 3.0中還引入了ETC2、EAC紋理壓縮格式，二者基本一致，只不過EAC主要用于1-2通道數(shù)據(jù)的情況。目前ECT2還在改進中，除了高通的Adreno 320之外還沒有移動GPU支持，Tgera 4也不行。

此外，OpenGL ES 3.0中還有一種可選紋理壓縮格式——ASTC(Adaptive Scalable Texture Compression，自適應(yīng)擴展紋理壓縮)，這是ARM提出的，去年被Khronos組織認可，納入到標(biāo)準(zhǔn)中來，不過并不是強制性的，目前也只有Mali-T600系列支持。

Imagination旗下的PowerVR GPU支持的是PVRTC(PowerVR texture compression)和ETC，高通的Adreno 2xx系列支持ETC之外還有3Dc和ATITC。后兩者都是原來的ATI開發(fā)的，Adreno 320除了前面三種標(biāo)準(zhǔn)之外還支持ETC2紋理壓縮。

ARM的Mali-300/400系列支持ETC，Mali-T600還多了ASTC紋理支持。

NVIDIA的Tegra系列更有趣。之前的說法稱Tegra支持自己的紋理格式，實際上除了通用的ETC之外，Tegra支持的紋理叫做S3TC(S3 Texture Compression)，也被稱為DXTn或者DXTC。S3TC是S3公司在1999年引入的，后來被DX 6.0和OpenGL 1.3吸收為官方標(biāo)準(zhǔn)，DXTC相當(dāng)于Windows版的名字，S3TC是OpenGL中的名字。

說到S3TC，之前蘋果和HTC大打?qū)＠麘?zhàn)的時候就涉及到了這個標(biāo)準(zhǔn)。S3已經(jīng)歸為VIA威盛旗下，HTC和威盛又有同一個老板——王雪紅。為了支援HTC打?qū)＠麘?zhàn)，威盛去年就把S3部門出售給了HTC，算是左手倒右手吧。

S3TC是DX顯卡都支持的標(biāo)準(zhǔn)，NVIDIA也在Tegra中支持了這個標(biāo)準(zhǔn)，S3TC根據(jù)不同算法又分為DXT1-DXT5這五個級別，Terga支持的實際上是DXT1、DXT3和DXT5。

Vivante的GC系列也支持ETC和S3TC，跟NVIDIA的Tegra路線相同。以前都說Vivante支持的是NVIDIA Tegra的紋理數(shù)據(jù)，實際上二者是選擇了共同的路線而已，DXT也不是NVIDIA的專利。

目前來說我們能常用到的紋理壓縮主要是ETC、PVRTC、S3TC、ATITC這四種種。

主流紋理壓縮格式優(yōu)缺點


常見的TC格式壓縮比

先來看壓縮比。如果無失真的PNG容量是5.4MB，那么S3TC和ETC都能壓縮到1.1MB，PVRTC壓縮最高，可壓縮到528KB，不過PVRTC的問題在于它只支持PowerVR系列GPU，有排他性，高通的Adreno支持的ATITC同樣有排他性，其他廠商并不支持。


ETC是最通用的紋理壓縮格式，不過ETC并不招廠商待見，因為ETC紋理壓縮不支持Alpha通道，只能用于壓縮不透明的材質(zhì)，不過ETC也有自己的優(yōu)點，幾乎所有的安卓設(shè)備都可以支持ETC壓縮的GPU加速。

S3TC無論壓縮速度還是壓縮比都不錯，也支持GPU加速，而且是桌面顯卡通用的壓縮格式，看起來是最完美的選擇，可惜的是移動市場跟PC不一樣，大家各自為王，NVIDIA現(xiàn)在還沒強大到讓其他GPU廠商低頭采用S3TC標(biāo)準(zhǔn)的程度，因為S3TC說到底還是一種私有的標(biāo)準(zhǔn)，有專利上的麻煩。

ETC2壓縮標(biāo)準(zhǔn)補全了ETC1不支持Alpha通道的缺陷，支持更高質(zhì)量的RGBA(RGB+Alpha)壓縮，而ARM提出的ASTC標(biāo)準(zhǔn)在壓縮速度和質(zhì)量上比S3TC要好，但是這兩種壓縮格式都是新出的，支持的廠商實在太少了。

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