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主流GPU纹理格式

时间:2016-04-18 13:48:58      阅读:343      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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本文主要介绍主流移动设备GPU,以及所支持的压缩格式

1.GPU分类

1.1 Imagination Technologies的PowerVR SGX系列

    代表型号:PowerVR SGX 535、PowerVR SGX 540、PowerVR SGX 543MP、PowerVR SGX 554MP等
    代表产品  :Apple iPhone全系
、iPad全系,三星I9000、P3100等

1.2 Qualcomm(高通)的Adreno系列

   代表型号:Adreno 200、Adreno 205、Adreno 220、Adreno 320等
   代表产品  :HTC G10、G14,SamSung Glaxg S4,SE xperia、WP8、小米1、2等

1.3 ARM的Mali系列

   代表型号:Mali-400、Mali-T604等
   代表产品  :三星Galaxy SII、Galaxy SIII、Galaxy Note1、Galaxy Note2(亚版)等

1.4 nVIDIA(英伟达)的Tegra/GeForce系列

   代表型号:nVIDIA Tegra2、nVIDIA Tegra3等
   代表产品  :moto、Google Nexus 7,HTC One X、xiaomi3 、Tagra4等

2. 压缩纹理格式

常用的图像文件格式有:BMP、JPG、PNG、TGA等

常用的纹理格式有:RGB-565、  RGBA-4444、RGBA-5551、RGB-888、RGBA-8888等

文件格式是图像为了存储而使用的编码格式,这些存储格式都是在硬盘保存的特殊编码格式,需要CPU读入,通过特定解码格式获得数据,然后传给GPU使用。

纹理格式是能够被GPU识别的像素格式,能够被快速寻址采样。

2.1 OpenES支持的纹理格式

OpenGL ES 2.0支持以上提到的R5G6B5,A4R4G4B4,A1R5G5B5,R8G8B8,A8R8G8B8等纹理格式,其中 R5G6B5,A4R4G4B4,A1R5G5B5每个像素占用2个字节(BYTE),R8G8B8每个像素占用3个字节,A8R8G8B8每个像素占用 4个字节。所下图所示:


    技术分享

    对于一张512*512的纹理的话,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的纹理,则各需要2M和4M的容量,这对于动辄需要几十、几百张甚至更多纹理的游戏,上G容量的游戏在移动平台上是不容易被接受的(当然,还是有1、2G的大作的,里面包含了几千张的纹理)。

2.2 常用的压缩纹理格式

基于OpenGL ES的压缩纹理有常见的如下几种实现:
1
)ETC1(Ericsson texture compression) 不支持半透明
2
)PVRTC (PowerVR texture compression)
3
)ATITC (ATI texture compression)
4
)S3TC (S3 texture compression)

ETC1:
ETC1格式是OpenGL ES图形标准的一部分,并且被所有的Android设备所支持。
扩展名为: GL_OES_compressed_ETC1_RGB8_texture,不支持透明通道,所以仅能用于不透明纹理。
当加载压缩纹理时,<internal format>参数支持如下格式:
    GL_ETC1_RGB8_OES(RGB,每个像素0.5个字节)
可以自行扩展为半透方式:

详细内容可以参考这里 。

       有两种方案可以选择,一种是通过Mali工具生成pkm文件时选择Create atlas,这样就生成了一张拼接在一起的纹理。这张纹理上半部分是原始图片(无alpha信息),下半部分是alpha信息图片。在渲染的时候使用特殊的shader进行渲染。这个改动是比较小的。

       另一种方案是创建两张分离的图片,分别是原始图片和alpha图片。渲染时加载这两张纹理,然后alpha图片当做参数传递给原始图片的shader。


PVRTC:
支持的GPU为Imagination Technologies的PowerVR SGX系列。
OpenGL ES的扩展名为: GL_IMG_texture_compression_pvrtc。
当加载压缩纹理时,<internal format>参数支持如下几种格式:
    GL_COMPRESSED_RGB_PVRTC_4BPPV1_IMG (RGB,每个像素0.5个字节)
    GL_COMPRESSED_RGB_PVRTC_2BPPV1_IMG (RGB,每个像素0.25个字节)
    GL_COMPRESSED_RGBA_PVRTC_4BPPV1_IMG (RGBA,每个像素0.5个字节)
    GL_COMPRESSED_RGBA_PVRTC_2BPPV1_IMG (RGBA,每个像素0.25个字节)

ATITC:
支持的GPU为Qualcomm的Adreno系列。
支持的OpenGL ES扩展名为: GL_ATI_texture_compression_atitc。
当加载压缩纹理时,<internal format>参数支持如下类型的纹理:
    GL_ATC_RGB_AMD (RGB,每个像素0.5个字节)
    GL_ATC_RGBA_EXPLICIT_ALPHA_AMD (RGBA,每个像素1个字节)
    GL_ATC_RGBA_INTERPOLATED_ALPHA_AMD (RGBA,每个像素1个字节)

S3TC
也被称为DXTC,在PC上广泛被使用,但是在移动设备上还是属于新鲜事物。支持的GPU为NVIDIA Tegra系列。
OpenGL ES扩展名为:
GL_EXT_texture_compression_dxt1和GL_EXT_texture_compression_s3tc。
当加载压缩纹理时,<internal format>的参数有如下几种格式:
    GL_COMPRESSED_RGB_S3TC_DXT1 (RGB,每个像素0.5个字节)
    GL_COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT1 (RGBA,每个像素0.5个字节)
    GL_COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT3 (RGBA,每个像素1个字节)
    GL_COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT5 (RGBA,每个像素1个字节)

    由此可见,Mali系列GPU只支持ETC1格式的压缩纹理,而且该纹理不支持透明通道,有一定局限性。
    以上压缩纹理格式每个像素大小相对A8R8G8B8格式的比例,最高压缩比是16:1,最低压缩比是4:1,对于减小纹理的数据容量有明显作用,相应在显存带宽上也有明显优势,从而提高游戏的运行效率(此特性没有绝对数值,根据每个游戏的用法和瓶颈点不同而有差别)。

2.3  OpenGL中相关API

1) 获得GPU的型号

    glGetString(GL_RENDERER)

2) 获得GPU的生产厂商

    glGetString(GL_VENDOR);

3) 获取GPU支持哪些压缩纹理

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

    a. 判断是否支持ETC1格式的压缩纹理

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

    b. 判断是否支持DXT格式的压缩纹理

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

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

    c. 判断是否支持PVRTC格式的压缩纹理

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

    d. 判断是否支持ATITC格式的压缩纹理

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

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

4) 填充压缩纹理数据

    void glCompressedTexImage2D (

         GLenum target,

         GLint level,

         GLenum internalformat,

         GLsizei width,

         GLsizei height,

         GLint border,

         GLsizei imageSize,

         const GLvoid * data);

    这里的参数不做详细解释,其中internalformat即是压缩纹理格式的类型。



3.压缩纹理工具的使用
   每种压缩纹理以及相应的厂商都提供了压缩纹理的工具,工具都分两个版本:
   a. 可视化转换工具 
   b. 命令行转换工具 

下面对每个工具的用法进行说明。
3.1 Imagination Technologies PowerVR
工具下载地址
http://www.imgtec.com/powervr/insider/sdkdownloads/index.asp?installer=Windows%20Installer

可视化转换界面

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命令行转换脚本
for %%i in (*.tga) do PVRTexTool.exe -f PVRTC4 -i %%i
(将本目录下的所有tga文件,转换成"PVRTC4"编码格式的pvr文件,不带mipmap)
详细使用说明:PvrTexTool.exe /?

3.2 Qualcomm Adreno
工具下载地址
https://developer.qualcomm.com/mobile-development/mobile-technologies/gaming-graphics-optimization-adreno/tools-and-resources

可视化转换界面

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命令行转换脚本
for %%i in (*.tga) do QCompressCmd.exe %%i %%i.ktx "ATC RGBA Explicit" yes 
(将本目录下的所有tga文件,转换成"ATC RGBA Explicit"编码格式的ktx文件,带mipmap)
详细使用说明:QCompressCmd.exe /?

3.3 ARM Mali
工具下载地址
http://malideveloper.arm.com/develop-for-mali/mali-gpu-texture-compression-tool/

可视化转换界面

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命令行转换脚本
for %%i in (*.tga) do PVRTexTool.exe -f ETC -i %%i
(将本目录下的所有tga文件,转换成"ETC"编码格式的pvr文件,不带mipmap这里还是使用的PVRTexTool.exe,也可以使用QCompressCmd.exe)
详细使用说明:PVRTexTool.exe /?

3.4 nVIDIA Tegra
可以使用DirectX SDK中自带的DirectX Texture Tool进行转换
可视化转换界面

    技术分享

命令行转换脚本
for %%i in (*.tga) do texconv.exe -f DXT5 %%i
(将本目录下的所有tga文件,转换成"DXT5"编码格式的dds文件,不带mipmap)
详细使用说明:TexConv.exe /?


参考:http://www.cnblogs.com/luming1979/archive/2013/02/04/2891421.html

主流GPU纹理格式

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原文地址:http://blog.csdn.net/jaccen2012/article/details/51177684

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