移动设备的纹理压缩方案

发表于2015-04-29
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一、纹理压缩的必要性

1、无须CPU解压即可被GPU读取,节省CPU时间和带宽。

2、节省大量内存,极限时可以减少16倍消耗。

3、部分压缩格式可以节省图片体积。

 

二、常用的压缩格式与其内存消耗

压缩格式

内存消耗 (bytes/pixel)

iOS

RGB Compressed PVRTC 2 bits

0.25 bpp

RGBA Compressed PVRTC 2 bits

0.25 bpp

RGB Compressed PVRTC 4 bits

0.5 bpp

RGBA Compressed PVRTC 4 bits

0.5 bpp

Android

RGBA Compressed

ATITC 8bits

1 bpp

RGBA Compressed

S3TC(DXT1) 4bits

0.5 bpp

RGB Compressed

ETC1 4 bits

0.5 bpp

RGBA Compressed

ETC2 8 bits

1 bpp

RGB Compressed PVRTC 2 bits

0.25 bpp

 

三、业界常用的压缩方案

Android:

目前android上虽然支持ETC1ETC2ATITCS3TC(DXTC)PVRTC这五种压缩格式,但是考虑到适配问题,业界一般选择ETC1,因为它是OpenGL ES图形标准的一部分,并且被所有使用opengl2.0Android设备所支持。

 

由于ETC1不带alpha通道,因此遇到半透明的图时, 需要将原贴图的alpha抽离,一分为二并别压缩,最后在渲染时再合并计算。该种方式RGBA的在压缩中的占位是相等的。

 

IOS

IOS上支持的压缩纹理格式比较有限,通常使用pvrtcpvr2 bits4 bits两种格式,由于2 bits在画质上的损失过于严重,所以业界一般使用pvrtc RGBA 4bits格式。

 

四、Phero项目的压缩方案

Android

除了ETC1之外,唯一可用的格式是ETC2,根据官方的说明,ETC2ETC1的超集合,可以向下兼容解码ETC1的纹理,并且支持RGBRGBA两种格式,由于ETC14 * 2像素作为一个压缩单位,而ETC24 * 4像素作为一个压缩单位,因此品质更高,所以理论上ETC2可以成为ETC1的替代者。

 

于是笔者对其进行了测试。ETC2的兼容性因为测试机型比较有限,因此无法给出结论。在表现力方面,根据测试结果(数据详见第五部分,下同),ETC2RGB4 bits格式跟ETC1的几乎无任何区别, RGBA 4bits的格式由于Alpha通道上的质量比较差,表现还不如ETC1ETC28bits格式表现略优于ECT1,但是内存扩大一倍,性价比一般。因此Phero项目仍然采用稳妥的ETC1格式

另外,由于opengl1.0android机器不支持ETC1压缩,因此在实际操作中,首先需要检查机器是否支持,根据结果下载是否压缩过的纹理,并且在代码中加以选择。

 

IOS:

PVRTC RGBA 4bits格式虽然带alpha通道,但是压缩时如下图所示,RG占位最高,A占位最低,同时半透明的占位均比不透明的低,因此理论上半透明的图实际表现并不会太理想,测试中也验证了这点,一些贴图中出现了很明显的毛刺,一些贴图则出现了边缘轮廓线,因此质量难以达到要求。

http://km.oa.com/files/post_photo/497/220497/7e717bd34bbfb41f9698dc682072916f.png

因此提高质量的思路是提高alpha在压缩中的比重,于是我们采用PCRTC RGB 4bits方案。透明图片的处理方式与ECT1一致,即将一个图片生成两个纹理,一个是RGB,一个RGB中的r存储着图片alpha数据。在绘制的时候使用纹理单元,将带有alpha数据的RGB做为RGB纹理的alpha

 

五、实际测试结果对比

Android的测试机型为华为P6IOS的测试机型为iPhone 5s,给出了压缩前和各种格式压缩后的内存和表现数据,因为是屏幕截图所以不是特别清晰,请特别注意画红框部分。

格式

单图内存

                                       效果图

RGBA

32bit

未压缩

16M

http://km.oa.com/files/photos/pictures/201411/1415273437_33.png

ETC2

RGB+ 1bit Alpha

4bit

Android

2M

http://km.oa.com/files/photos/pictures/201411/1415271501_31.jpg

ETC2

RGBA

8bit

Android

4M

http://km.oa.com/files/photos/pictures/201411/1415271612_3.jpg

ETC1

RGB

4bit

Android

2M

http://km.oa.com/files/photos/pictures/201411/1415271730_72.jpg

PVRTC

RGBA

4Bit

IOS

2M

http://km.oa.com/files/photos/pictures/201411/1415271692_8.png

PVRTC

RGB

4bit

IOS

2M

http://km.oa.com/files/photos/pictures/201411/1415271756_73.png

 

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