[置顶] 关于压缩纹理的格式的思考

常见的图像格式bmp、jpeg以及jpeg2000，以及png；甚至最近几年google的webp格式。
bmp格式基本上没有压缩；
jpeg是有损压缩，早已成为图像传输标准，不支持透明通道；jpeg2000最显著增加渐进式传输。jpeg可以任意指定感兴趣区域的压缩质量。
png无损压缩，支持透明通道，android的各种资源都是png。
webp，最近几年google的开源项目，更高的压缩比，更小的图像质量损失。

这么多现成的图像格式，为毛压缩纹理不采用呢？为何很多公司都推出自己的纹理压缩格式呢？原因很简单：jpeg、png这些压缩格式是为CPU解码设计的，不适合GPU的并行特性。

参见 Texture Compression   Jacob strom, Ericsson Research

page48 道出了GPU解码图像的三个特点：

1）必须能够随机访问。即对于任意一个像素都能随机地快速算出它在图像数据中的地址（偏移值）。而对于JPEG显然是做不到的，它采用VLC（variable bit length coding）不定长编码方式，为不同区域分配不同的压缩位数，从而达到为不同区域分配不同压缩质量。

上图中，茶壶区域为重要和感兴趣区域，JPEG压缩数据中这块区域占更多的bits。

2）会有很多解压单元并行处理，使得解压算法复杂度必须足够低，足够简单。

3）调色板或者其他全局数据会导致 间接寻址（Indirect addressing），因此这些数据在纹理压缩中应该尽可能避免。jpeg内部也有。

上图为间接寻址模式中获取颜色数据的过程：GPU首先请求加载索引数据14；一旦有了索引数据就可以立即加载实际颜色值，来回四次最终得到颜色值。索引数据可能为FIFO缓冲区引入了性能隐患，芯片端保存颜色表的代价也十分大，颜色表可能和纹理缓存占的空间接近；所以最好避免使用颜色表这些全局数据。

于是显卡厂商推出专为GPU设计的压缩纹理格式应用而生了：

› Texture compression algorithms
– Palettized textures
– BTC
– CCC
– S3TC
– PVR-TC
– PACKMAN
– ETC (Ericsson Texture Compression)， ETC1，ETC2。
› Normal map compression
– 3Dc

BTW: 普通jpeg、png图片，从文件加载的时候必须cpu先解码成原始的RGB、RGBA格式数据，然后glTexImage2D生成纹理； ETC这类纹理可以直接将原始数据glCompressTexImage2D传给OpenGL，GPU创建纹理时自行解码。

ETC1 Texture

opengles and ETC:opengle3.0后支持etc2，gles1.1和gles2.0支持etc1。

Android and ETC：android sdk自带的etc1tool.exe，支持从png直接转化成etc的pkm文件。etc1tool的过程在android源码中可以找到，etc1.h, etc1.cpp，两个文件可以单独抽出来，已上传到我的资源中。http://download.csdn.net/detail/dizuo/6708161

压缩性能：在小米1上测试，很慢达不到实时，etc1.cpp中压缩算法复杂度很高，只能离线处理。解码过程是GPU多个processor-单元并行处理速度很快。
测试Code：

int comprSize = etc1_get_encode_image_size(256, 256);
etc1_byte* pComprData = new etc1_byte[comprSize];
int width = 256;
int height = 256;
int pixelSize = 2;	// 输入原始图像数据是RGB565，跟RGB888基本类似。
int stride = pixelSize * width;
int start = SysGetTickCount();
etc1_encode_image((const etc1_byte*)texBuffer, width, height, pixelSize, stride, pComprData);
int end = SysGetTickCount();
__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO,"etc1", "%d [ enter ]", (end-start));

glCompressedTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_ETC1_RGB8_OES, width, height, 0, comprSize, pComprData);
delete[] pComprData;

// glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, 256, 256, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_SHORT_5_6_5, texBuffer);

测试结果输出：

12-13 12:09:18.621: I/etc1(11562): 376067 [ enter ]
12-13 12:09:18.951: I/etc1(11562): 316295 [ enter ]
12-13 12:09:19.471: I/etc1(11562): 306647 [ enter ]
12-13 12:09:19.751: I/etc1(11562): 278829 [ enter ]
12-13 12:09:20.061: I/etc1(11562): 280077 [ enter ]
12-13 12:09:20.321: I/etc1(11562): 262186 [ enter ]
12-13 12:09:20.621: I/etc1(11562): 293347 [ enter ]
12-13 12:09:20.901: I/etc1(11562): 258785 [ enter ]
12-13 12:09:21.161: I/etc1(11562): 260074 [ enter ]

单位是GetTickCount的结果。

history - add etc1 texture 2013/12/13