S3TC(S3 Texture Compression)纹理压缩格式详解

techbrood 发表于 2016-06-15 14:16:52

标签: webgl, texture, compression, format

- +

使用S3TC格式存储的压缩纹理是以4X4的纹理单元块(texel blocks)为基本单位存储的,每纹理单元块(texel blocks)有64bit或者128bit的纹理单元数据(texel data)。这样就要求每张贴图长度和宽度应该是4的倍数。图像如同一般的做法按照行列顺序存放这些4X4的纹理单元块(texel blocks),每个texel blocks被看成是一个图像的“像素”。对于那些长度不为4的倍数的贴图,多出来的那些纹理单元在压缩的时候要么舍弃不被放到图像中或者不足4的会被补上空位按4处理。


对于一个长度为w,宽为h,并且块大小为blocksize的图像,它的大小为(用字节计算)

ceil(w/4) * ceil(h/4) * blocksize


在解码一个S3TC图像的时候,可以通过下面的式子得到一个纹理单元(x,y)所位于的块的地址(用字节计算)

blocksize * (ceil(w/4) * floor(y/3) + floor(x/4)) 


通过纹理单元(x,y)获得它所处于的块的下标:

(x % 4 , y % 4)


有4种不同的S3TC图像格式:

1.COMPRESSED_RGB_S3TC_DXT1_EXT

每个4X4的纹理单元块包含8个字节的RGB数据,也就是说每个图像块被编码为顺序的8个字节(64bit),按照地址的顺序,它们分别是:

c0_lo,c0_hi,

c1_lo,c1_hi,

bits_0,bits_1,bits_2,bits_3


块的8个字节被用来表达3个量:

color0 = c0_lo + c0_hi * 256

color1 = c1_lo + c1_hi * 256

bits = bits_0 + 256 * (bits_1 + 256 * (bits_2 + 256 * bits_3))

color0和color1是16位的无符号整数,用来表达颜色,格式是RGB - UNSIGNED_SHORT_5_6_5。分别用RGB0和RGB1来表示

bits是一个32位的无符号整数,从bits可以求出位于(x,y)的纹理单元的2位控制码:(x,y介于0-3之间)

code(x,y) = bits[2 * (4 * y + x) + 1..2 * (4 * y + x) + 0]   即,2 * (4 * y + x) + 1位和2 * (4 * y + x)位

bits的第31位是高位,第0位是低位


这样可以求出位于(x,y)的纹理单元的RGB值:

RGB0,                if color0 > color1 and code(x,y) == 0

RGB1,                if color0 > color1 and code(x,y) == 1

(2*RGB0+RGB1)/3,         if color0 > color1 and code(x,y) == 2

(RGB0+2*RGB1)/3,         if color0 > color1 and code(x,y) == 3


RGB0,                if color0 <= color1 and code(x,y) == 0

RGB1,                if color0 <= color1 and code(x,y) == 1

(RGB0+RGB1)/2,          if color0 <= color1 and code(x,y) == 2

BLACK,                if color0 <= color1 and code(x,y) == 3

这些算术运算都是矢量运算,分别对各个分量R,G,B进行计算。BLACK=RGB(0,0,0)


这种格式的S3TC图像不含有Alpha,所以整个图像都是不透明的

2.COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT1_EXT

每个4*4块包含8字节的RGB颜色和最小限度的Alpha透明度数据,颜色数据的提取方式和COMPRESSED_RGB_S3TC_DXT1_EXT是完全一样的,区别在于Alpha数据:

对于(x,y)处纹理单元的Alpha值,计算方式如下:

0.0,         if color0 <= color1 and code(x,y) == 3

1.0,         otherwise


注意:

首先,把一个RGBA图像压缩成为只含有1位Alpha的压缩格式,所有Alpha<0.5的像素的Alpha值被置为0.0,而Alpha>=0.5的像素的Alpha值被置为1.0. 而把一个RGBA图像压缩成为COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT1_EXT格式的时候。

其次,如果某个纹理单元最终的Alpha为0.0,那么此纹理单元的R,G,B颜色值都将被置为0. 

最后,对于是用此格式的应用,必须遵守这个规则。另外,当一个通用的内部格式被指定后,也许可以使用COMPRESSED_RGB_S3TC_DXT1_EXT格式,但不允许使用COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT1_EXT(应该跟OpenGL有关系)

3.COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT3_EXT

每个4*4块中包含64bit的未压缩Alpha数据和64bit的RGB颜色数据,其中颜色数据按照和COMPRESSED_RGB_S3TC_DXT1_EXT一样的方式编码,唯一的区别在于2位控制码被以不明显的方式编码,换句话说,就像知道Color0 > Color1,而不需要知道Color0和Color1的具体值。


每个块的纹理单元的Alpha值被顺次编码为8个字节:

a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7


通过这8个字节可以得到一个64位的无符号整数:

alpha = a0 + 256 * (a1 + 256 * (a2 + 256 * (a3 + 256 * (a4 + 256 * (a5 + 256 * (a6 + 256 * a7))))))

高位是63位,低位是0位


通过这个alpha就可以获得位于(x,y)处纹理单元的Alpha值

alpha(x,y) = bits[4*(4*y+x)+3..4*(4*y+x)+0]


4位数字所能表示的最大值是15,所以折算到[0.0,1.0],Alpha = alpha(x,y) / 15

4.COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT5_EXT

每个4*4块中包含64bit的压缩过的Alpha数据和64bit的RGB颜色数据,颜色数据部分压缩方式和COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT3_EXT完全一致。


Alpha数据是8个字节的压缩数据,这8个字节:

alpha0, alpha1, bits_0, bits_1, bits_2, bits_3, bits_4, bits_5


其中alpha0和alpha1为unsigned char类型数据,转化为实际的Alpha值需要乘上 1 / 255.0


其他的6个数字bits_N,则可以被解码成为一个48位的无符号整数

bits = bits_0 + 256 * (bits_1 + 256 * (bits_2 + 256 * (bits_3 + 256 * (bits_4 + 256 * bits_5))))


通过bits(高位47低位0),可以求得位于(x,y)纹理单元的3位控制码:

code(x,y) = bits[3*(4*y+x)+1..3*(4*y+x)+0]

根据bits、code(x,y)、alpha0以及alpha1就可以求得(x,y)处纹理单元的Alpha值:

alpha0,                    code(x,y) == 0

alpha1,                    code(x,y) == 1

(6*alpha0 + 1*alpha1)/7,         alpha0 > alpha1 and code(x,y) == 2

(5*alpha0 + 2*alpha1)/7,         alpha0 > alpha1 and code(x,y) == 3

(4*alpha0 + 3*alpha1)/7,         alpha0 > alpha1 and code(x,y) == 4

(3*alpha0 + 4*alpha1)/7,         alpha0 > alpha1 and code(x,y) == 5

(2*alpha0 + 5*alpha1)/7,         alpha0 > alpha1 and code(x,y) == 6

(1*alpha0 + 6*alpha1)/7,         alpha0 > alpha1 and code(x,y) == 7

(4*alpha0 + 1*alpha1)/5,         alpha0 <= alpha1 and code(x,y) == 2

(3*alpha0 + 2*alpha1)/5,         alpha0 <= alpha1 and code(x,y) == 3

(2*alpha0 + 3*alpha1)/5,         alpha0 <= alpha1 and code(x,y) == 4

(1*alpha0 + 4*alpha1)/5,         alpha0 <= alpha1 and code(x,y) == 5

0.0,                      alpha0 <= alpha1 and code(x,y) == 6

1.0,                      alpha0 <= alpha1 and code(x,y) == 7

技术规范链接

https://www.opengl.org/wiki/S3_Texture_Compression

possitive(12) views16862 comments1

发送私信

最新评论

iefreer 2016-06-15 14:20:53

本文整理自网络。


请先 登录 再评论.
相关文章
  • 微信公众号在线生成二维码带参数怎么搞?

    带参数二维码是微信公众号渠道二维码的一种实现
    微信的带参数二维码有两种,一种是临时二维码,一种是永久二维码,但是永久二维码的生成是有个数限制的,微...

  • CentOS6 Apache2.2多站点HTTPS配置

    可以使用letsencrypt(certbot)免费证书服务。支持多系统、多站点和多目录,支持wildcard(通配符域名),90天生效,可用定时任务自动更新。需要注意一点的是apache2.4以下版本需要在默认的ssl配置中添加如下的指令:NameVirtualHost

  • CSS3原生变量(Native Variables)新特性简介

    对Web开发者来说,一个盼望已久的特性是CSS终于支持原生变量了!
    变量是程序语言中用来解决代码重复和进行表达式计算的关键概念(想想数学方程式中的x)。...

  • 使用HTML5 FileReader和Canvas压缩用户上传的图片

    手机用户拍的照片通常会有2M以上,这对服务器带宽产生较大压力。因此在某些应用下(对图片要求不那么高)我们可以在客户端来压缩图片,然后再提交给服务器。总体...

  • 使用HTML5 Canvas实现的界面元素截屏功能

    如果网站出现问题,常常需要截图来提交反馈,这个功能很实用。使用HTML5的Canvas可以实现这个目标。我们首先引入

  • HTTP/2背景和新特性简介

    在前面的一篇文章中已经介绍了

  • 深入理解Three.js(WebGL)贴图(纹理映射)和UV映射

    本文将详细描述如何使用Three.js给3D对象添加贴图(Texture Map,也译作纹理映射,“贴图”的翻译要更直观,而“纹理映射”更准确。)。为了能够查看在线演示效...

  • 深度贴图(depth map)概念简介和生成流程

    Depth map 深度图是一张2D图片,每个像素都记录了从视点(viewpoint)到遮挡物表面(遮挡物就是阴影生成物体)的距离,这些像素对应的顶点对于观察者而言是“可...

  • WebGL 纹理映射模式以及WRAP_S | WRAP_T参数详解

    我们在纹理滤镜一文中已经说明了2个重要的纹理参数,用来定义对象缩放时纹理的处理方式:GL_TEXTURE_MIN_FILTERGL_TEXTURE_MAG_FILTER本文讲解其余几个纹理参数...

  • Three.js入门教程4 - 创建粒子系统动画

    嗨,又见面了。这么说我们已经开始学习Three.js了,如果你还没有看过之前三篇教程,建议你先读完。如果你已经读完前面的教程了,你可能会想做一些关于粒子的东西。让我们直面这个话题吧,每个人都爱粒子效果。不管你是否知道,你可以很轻易地创建它们。

  • WebGL入门教程1 - 3D绘图基础知识

    现代浏览器努力使得Web用户体验更为丰富,而WebGL正处于这样的技术生态系统的中心位置。其应用范围覆盖在线游戏、大数据可视化、计算机辅助设计、虚拟现实以及数...

  • jQuery Ribbles - 基于WebGL的水面涟漪动效插件

    使用jQuery

  • 如何使用纯CSS3实现一个3D泡沫

    要实现一个逼真的泡沫,涉及到比较复杂的光学/物理学知识。我们这里先简化下问题,实现一个相对简单而足够实用的泡沫元素。我们可以把基础的泡沫元素应用在很多场景中,比如水景、泡咖啡、啤酒甚至火焰特效中。泡沫首先是一个圆形元素.bubble

  • 更多...