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不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海。

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关于地形altas的处理

前几天在群里跟人讨论地形atlas的问题,因为Blade也是用的4x4的atlas(16张纹理),但是大概是几年前做的,所以一些细节忘记了,在这里做下备忘。

 

1.atlas就是图集,图册,把多个纹理打包成一个。dx11完全可以用texture array了。mobile上还有使用的可能。下面的图来自网络,展示地形altas的分布方式

 

2.atlas不仅可以用于地形,比如很多小物件的mesh,放在一张贴图上,一般不像地形的纹理那么规则。这样可以共享纹理,可以用一个drawcall 画出来提高效率;或者减少texture/sampler state切换,提高效率;

 

3.atlas最大的问题是tiling模式的问题,因为硬件tiling不可用,需要tiling的是某个子区域,所以需要在shader里处理

 

4.shader里一般用frac(uv)来模拟repeat/wrap的tiling效果

 

5.frac()的结果是不连续的,[0,1) 而不是[0,1] 所以uv [0,1) ~ [0,1) ,会有1)~[0的跳变。 uv跳变的结果就是mipmap变成最低级别,一般退化为纯色,所以会有缝隙。 这里牵扯到mipmap的计算方法。一般硬件都是根据ddx(uv)和ddy(uv),即屏幕空间的uv变化率来计算,变化率越高说明uv的变化越快,越需要低频的低LOD优化。
解决方法:

shader model 2.0一下可以不使用mipmap,勉强绕过问题
shader model 2.x 可以用tex2Dgrad,手动传入frac之前的ddx ddy(uv),这样就不会有跳变

shader model 3.0+可以用tex2Dlod, 指定mip LOD。用frac之前的ddx,ddy自己计算mipmap

 

6.atlas 的bilinear bleeding问题:每个子纹理采样到边缘时,会采样到邻接的子纹理,这是bilinear bleeding导致的缝隙。shader model 2.0可以关闭bilinear filtering。

shader model 2.0+, 可以根据ddx ddy自己计算mipmap, 根据贴图原始大小比如512x512,就能得到每个mipmap的大小,比如mip1为256x256, 即能得到这个mip级别下,半个像素的uv跨度,比如mip1 256x256,半个像素的uv跨度为0.5/256.0,从而偏移半个纹理元素,对于边缘纹素,只采样其中心,这样就不会有bleeding。

 

7.手动模拟repeat/wrap,而且对边缘像素去掉了bilinear filtering,tiling的时候也不够自然。 所以Blade会在生成atlas的时候,会在CPU对边缘做4个像素的过渡,(4个像素一般是一个压缩纹理的一个block,边缘像素需要解压-混合-压缩)再填充到atlas

 

以上是atlas的原理和问题,而使用的主要目的当然是为了优化。 优化结果:

1.4x4的atlas可以支持16张贴图,比如512x512或者1024x1024的地形,通常为了合并drawcall和减少sampling state切换,都共享纹理。如果不是用atlas,通常由于纹理绑定数量的限制,加上normal map和specular map,那么共享4-7张就最多了。 也就是说一个tile只有4种纹理,使用atlas可以有16种甚至更多。 (dx11+ 当然还是texture array更方便,没有上边那些破事)

 

2.目前Blade有4x4的albedo,和4x4的normal map。normal map在对高的材质LOD才会有。 因为用atlas就不需要纹理状态切换,所以可以合并draw call。一个tile最多两个draw call。3x3 tile的地形,draw call 在10~13个之间。

如果加上specular,和远处雾色的低LOD,合并draw call后每个tile最多3~4个draw call, 3x3的tile,draw call大概在18左右。

合并的方式: 一个地形块(tile)内的所有block(chunk)共享同一个vertex buffer,并使用CPU(soft) index buffer,剔除后可见的block的CPU index buffer合并为一个GPU index buffer。

 

3.关于slpatting blend map的优化: 4通道的RGBA8,如果压缩的话,精度丢失,而且因为纹理的block compression的问题,会导致混合结果呈块状,所以一般不压缩。解决方法是使用RGBA4的blend map,精度减半但是占用内存减少一半,所以适合mobile。

其实用的是5551/565,提高了一点精度(相对于R4G4B4A4提高了一倍精度),同时占用资源不变。使用5551/565的方式是因为四个通道的和为1,有了三个通道就能算出第四个,前面的笔记里有记录。

posted on 2017-09-12 19:58 crazii 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏