JMonkeyEngine——压缩纹理制作

压缩纹理

这里说的纹理格式，不是JPG,PNG等纹理格式，而是一种方便GPU高效读取的格式.

通常的纹理压缩格式：

Bmp, Tga , PNG, jpg等文件压缩格式有一个关键问题，它们的压缩方式都是对图片整体压缩，比如使用霍夫曼编码，那么在解码过程中，像素和像素之间存在依赖关系, 无法实现单个像素级别的解析, GPU的并发执行优势无法体现，并且解码后是RGBA纹理格式，也无法减少内存占用率.

用于GPU的纹理压缩格式：

DXT，EXT, ETC，PVRTC，ASTC等格式的压缩方式，都是以 N x N（常见的如4x4， ASTC中有多种尺寸）的block为单元压缩的，解压时就几乎不需要其它周边信息（有些压缩格式会共享一些参考信息，比如ETC的亮度偏移表），每个block自成一体，可以被GPU随机，并行，快速解码采样，不需要CPU解压缩，极大的提高GPU采样效率，加载效率，同时减少显存占用和GPU现存带宽压力，提高帧率（显存带宽往往GPU帧率的瓶颈）. 但副作用是，压缩格式将严重依赖GPU的型号（仅ASTC格式跨平台兼容性较好）， 所以每个平台对于压缩格式的选择其实没有太大余地, 都相对固定. 所以在打包或者打bundle时，就会生成对应平台的纹理格式, 这也是不同平台资源不能共用的原因之一. 如果设置了目标平台不支持的纹理压缩格式，那将会在运行时解压缩为非压缩格式，如RGB24，就会增加一份内存占用.

更多请参考这篇文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/632248419。

对于压缩方式和对应的后缀，相关平台，如下：

• DXT / S3TC（DirectX Texture Compression / S3 Texture Compression）

  • 常见后缀：.dds
  • 优点：广泛支持于 DirectX 和 OpenGL，压缩比高。
  • 常见类型：DXT1、DXT3、DXT5

• **BC / BPTC（Block Compression / BPTC）

  • 常见后缀：.dds
  • 优点：支持更高质量的压缩和更广泛的纹理类型。
  • 常见类型：BC1（与 DXT1 类似）、BC2（与 DXT3 类似）、BC3（与 DXT5 类似）、BC4、BC5、BC6H、BC7

• ETC（Ericsson Texture Compression）

  • 常见后缀：.ktx
  • 优点：广泛支持于移动设备和 OpenGL ES，适用于纹理资源受限的环境。
  • 常见类型：ETC1、ETC2

• ASTC（Adaptive Scalable Texture Compression）

  • 常见后缀：.ktx
  • 优点：灵活的块大小选择，高效的压缩比，支持广泛的纹理类型。
  • 常见类型：ASTC 4x4、ASTC 5x5、ASTC 6x6、ASTC 8x8、ASTC 10x10、ASTC 12x12

• PVRTC（PowerVR Texture Compression）

  • 常见后缀：.pvr
  • 优点：专为 PowerVR 图形处理器设计，广泛用于 iOS 设备。
  • 常见类型：PVRTC1、PVRTC2

• Basis Universal（实际上不是一种gpu压缩纹理格式，而是一种中间数据，需要运行时实时调用目标gpu生成上诉对应的压缩纹理格式传递给gpu使用）

  • 常见后缀：.basis
  • 优点：跨平台支持，包括 Web、移动和桌面。能够在多种压缩格式之间高效转换。
  • 支持模式：UASTC、ETC1S

对于JME3桌面端，建议使用BC1、BC2、BC3这种压缩算法生成的.dds后缀的纹理数据，对于JME3移动端（Android和IOS），建议使用ASTC/ETC压缩算法生成的.ktx后缀的纹理数据。

需要注意的一点是：压缩纹理指压缩算法本身，不同gpu硬件支持的压缩解码算法通常有好几种而不限于一种，同一种后缀，比如.dds，可以使用ETC、BC1~7等压缩算法数据存储表示，所以后缀不是代表压缩纹理本身，当通常具有显著意义。

JME3SDK压缩纹理工具

SDK可以配置NVCompressTool，如下：

 但这工具点击压缩后并没有生成对应文件，没搞懂怎么用，文档也没有介绍，只能去看工具源码，暂时放弃。

NVIDIA Texture Tools Exporter

建议安装NVIDIA Texture Tools Exporter，我使用的是2024.1.0版本，这个工具非常强大，而且免费使用，打开后如下：

 直接拖纹理到右边或点击选择一个纹理，下面介绍几个非常重要的选项：

 根据纹理类型，如果是法线贴图则选择NormalMap（切线空间或对象空间，蓝色法线纹理基本就是切线空间，如果包含红绿蓝颜色的法线纹理，则是对象空间）；

 Format表示你要使用那种gpu压缩纹理算法来生成纹理，不同算法可以生成的纹理文件后缀是不同的，对于JME3桌面端，如果我们希望纹理保存alpha通道，则选择BC1a，如果不希望纹理保存alpha通道，则选择BC1，对于移动端，我们选择UASTC/ETC1S，对于需要保存alpha通道的选择ETC1S RGBA这一项，UASTC不能丢弃alpha通道，如下我们选择BC1a：

 Minimum MipmapSize表示最小的Mipmap数据为多少个像素数据，默认最小一级为1个pexel，Maximum Mipmap Count表示要生成多少级Mipmap，默认MAX为10级，注意，但这里显示MAX时，你直接填一个数字然后回车回变回MAX，你必须先点击右边的+号，让MAX变为1，然后才可以直接输入数字回车或继续通过+号添加需要的Count数量。

 这里我填了5，表示需要生成5级Mipmap，右上角的滑动条，滑动可以查看对应级别的Mipmap纹理数据状态：

 你可能会发现，最低一级Mipmap不止一个像素，这是因为生成5层时，最后Mipmap4按照指定Filter Type为Box来生成Mipmap，你可以尝试不同的Filter Type算法。

然后你可能需要将原始512x512的纹理改为128x128，则可以添加一个Effects：

 选择Resize，然后调整缩放即可，你可以添加多个Effect，结果是叠加多个不同的图像处理结果。

 Use DXT10 Header这一项不要选择，JME3默认不支持DXT10 Header。

最后选择保存，BC1/BC1a选择保存为dds格式：

 如下是生成的.dds纹理和原始jpg纹理：

 使用BC1a算法生成的dds包含5级Mipmap数据，不再需要运行时解析jpg数据并生成Mipmap这个过程开销，直接就可以上载到gpu内存中使用了。

对于android/ios平台，需要选择ETC1S或UASTC，生成后缀为KTX2的格式，你可能会觉得用BC1a算法并保存为KTX格式不就行了？不行，原因是不同的gpu对压缩纹理格式是有要求的，比如PC的gpu支持硬件解析BC1~7算法生成，但是android/ios的GPU系列（有好几种，Adreno，Mali，PowerVR，苹果自家的A系列）硬件只能解析ETC/ASTC/PVR等这几种数据，所以需要用对应的压缩算法生成对应的纹理，而不是后缀的问题。

AdrenoSDK

但是，虽说后缀不是主要问题，但JME貌似没有对KTX2做文件读取识别，默认是不支持的，这就很蛋疼，所以我们需要另一个工具来生成移动端KTX纹理。首先下载AdrenoSDK，地址为https://developer.qualcomm.com/download/adrenosdk/adreno-sdk.zip?referrer=node/6114。

然后进入按照目录运行QCompress.exe工具，如下：

 然后打开对应的jpg/png纹理，选择ASTC/ETC压缩算法：

 并选择启用Mipmap生成：

 然后选择输出格式为KTX：

然后选择生成ktx纹理：

 然后点击Process按钮或保存，生成对应压缩纹理：

如果你需要调整压缩算法、生成路径等，重新点击Options列下的Config按钮才可以进行修改：

 JME中使用

创建一个测试材质和测试场景，对于dds纹理，可以直接通过材质编辑器赋值：

 对于ktx，材质编辑器不识别，只能通过代码设置。

如下是测试结果：

 拉远后自动Mipmap切换：

 优化

如果说我们希望开发一个JME3游戏，然后材质中的纹理可以同时用于桌面和移动端，那么我们有两种做法：

1. 通过逻辑，判断如果是移动端，则在loadModel()后遍历场景中所有Geometry的所有Material的所有Texture参数，并依次按照对应纹理名找到对应的ktx纹理加载覆盖掉
2. 使用ETC/ASTC算法来压缩，桌面上也支持ETC等算法压缩硬件直读的纹理，所以可以用QCompress.exe工具生成基于ETC/ASTC算法的.dds后缀纹理

这里使用QCompress.exe并使用ETC2 RGBA8算法生成一张后缀为.dds的纹理：

 然而，JME3 DDSLoader默认只能识别BC1~7压缩算法Header的dds纹理，这就需要我们修改DDSLoader插件的逻辑。