openGL纹理

野性酷女 2022-08-06 15:10 213阅读 0赞

纹理压缩技术已经广泛应用在各种3D游戏之中，它们包括：DXTC（Direct X Texture Compress，DirectX纹理压缩，以S3TC为基础）、S3TC（S3 Texture Compress，S3纹理压缩，仅支持S3显卡）、VTC（Volume Texture Compression，体积纹理压缩）、PTC（Palletized Texture Compression，并行纹理压缩）、VQTC（Vector-Quantization Texture Compression，向量纹理压缩）、YAB NCTC（Narrow Channel Texture compression，狭窄通道纹理压缩）、FXT 1。下面，我为各位介绍OpenGL中使用纹理压缩的两种主要方法：ARB纹理技术扩展和S3TC。  
一、概述

与其它压缩技术一样，ARB可以把高分辨率纹理放入未压缩前只能存储低分辨率纹理的空间，并提供渲染管道优化，特点有：

\- 增加渲染速度  
\- 减低纹理内存需求  
\- 快速纹理下载到纹理内存  
\- 低磁盘存储空间需求和高速磁盘存取  
纹理压缩通常分为纹理生成层和运行时间层二部分，纹理生成又分成两种方法：  
\- 通常方法：使用GL来压缩图像，存储到磁盘  
\- S3TC DDS文件格式：使用ISV的S3TC压缩工具来处理图像，在GL中载入DDS文件  
运行时间层的主要工作分三步：  
\- 从磁盘载入压缩图像  
\- 上载压缩图像到GL  
\- 不压缩动态纹理

二、具体过程

最理想的压缩纹理技术是在游戏的开头画面预压缩所有的纹理，减少磁盘存储需要，加速纹理载入速度。下面是用两种不同的方法处理纹理位图，第一种方法使用OpenGL压缩，第二种使用直接支持OpenGL的ISV S3TC文件格式。  
ARB允许未压缩的纹理通过glTexImage2D呼叫来进行纹理压缩，并设置内部格式参数。图1的上半部分为常规方式，下半部分为S3TC扩展集，基本内部格式通过压缩后将变成压缩内部格式。

1、常规压缩

使用代理纹理可以在压缩前指示欲压缩的纹理图像，然后再以glGetTexLevelParameteriv加上[$\#@60;pname$\#@62][60_pname_62];到GL\_TEXTURE\_COMPRESSED\_ARB，来检查图像是否进行适当的压缩。如果纹理已经得到正确处理，会返回一个非零参量，若是纹理压缩出错，则变回相应的基本内部格式。

使用普通压缩内部格式，查询OpenGL会自动选择内部格式作为[$\#@60;internalFormat$\#@62][60_pname_62];，具体过程是 鰃lGetTexLevelParameteriv再加上[$\#@60;pname$\#@62][60_pname_62];参数，变成GL\_TEXTURE\_INTERNAL\_FORMAT。

下一步，查询OpenGL会通过glGetTexLevelParameteriv呼叫获得压缩纹理图像的容量，然后用[$\#@60;pname$\#@62][60_pname_62];生成GL\_TEXTURE\_COMPRESSED\_IMAGE\_SIZE\_ARB，建立返回尺寸的缓冲区。glGetCompressedTexImageARB呼叫可取得压缩纹理数据，再用[$\#@60;img$\#@62][60_pname_62];取得缓冲区地址。压缩纹理到磁盘后，OpenGL会把下列属性加入到压缩纹理本身之中，以备运行时间层调用，属性包括：

\- 缓冲区容量  
\- 压缩内部格式  
\- 宽度  
\- 高度  
\- 边界[$\#@60;border$\#@62][60_pname_62];（非S3TC）  
\- 深度[$\#@60;depth$\#@62][60_pname_62];（3D纹理和非S3TC技术）

如果使用S3TC，压缩内部格式完成时，[$\#@60;border$\#@62][60_pname_62];将变设置为零。这意味着[$\#@60;border$\#@62][60_pname_62];不为零会导致“glCompressedTexImage2DARB”发生“INVALID\_OPERATION（内部操作）”错误。若是图像仅适用于2D纹理，[$\#@60;depth$\#@62][60_pname_62];与S3TC格式无关，一旦[$\#@60;internalFormat$\#@62][60_pname_62];（内部格式）变成了S3TC，“glCompressedTexImage1DARB”和“glCompressedTexImage3DARB”会生成“INVALID\_ENUM”错误。

在另一平台使用压缩纹理，压缩内部格式不属于标准的话，必须让平台支持特殊的格式。比如用  
“glGetIntegerv”呼叫加上“GL\_NUM\_COMPRESSED\_TEXTURE\_FORMATS\_ARB”和“GL\_COMPRESSED\_TEXTURE\_FORMATS\_ARB”。下面是一段支持压缩内部格式的代码：

GLint \* compressed\_format;  
GLint num\_compressed\_format;  
glGetIntegerv(GL\_NUM\_COMPRESSED\_TEXTURE\_FORMATS\_ARB, &num\_compressed\_format);  
compressed\_format = (GLint\*)malloc(num\_compressed\_format \* sizeof(GLint));  
glGetIntegerv(GL\_COMPRESSED\_TEXTURE\_FORMATS\_ARB, compressed\_format);

S3TC无须列出所支持的格式，也不用特殊的扩展集，因此S3TC不提供“GL\_COMPRESSED\_RGBA\_S3TC\_DXT1\_EXT”格式，所有变化都会被自动认成是“正常”的RGBA格式。

随后的语句概括了压缩未压缩图像和把它存储进硬盘的过程：  
glBindTexture(GL\_TEXTURE\_2D, compressed\_decal\_map);  
glTexImage2D(GL\_TEXTURE\_2D, 0, GL\_COMPRESSED\_RGB\_ARB, width, height,  
0, GL\_BGR\_EXT, GL\_UNSIGNED\_BYTE, pixels);  
glGetTexLevelParameteriv(GL\_TEXTURE\_2D, 0, GL\_TEXTURE\_COMPRESSED\_ARB, &compressed);  
/\* if the compression has been successful \*/  
if (compressed == GL\_TRUE)  
\{  
glGetTexLevelParameteriv(GL\_TEXTURE\_2D, 0, GL\_TEXTURE\_INTERNAL\_FORMAT,  
&internalformat);  
glGetTexLevelParameteriv(GL\_TEXTURE\_2D, 0, GL\_TEXTURE\_COMPRESSED\_IMAGE\_SIZE\_ARB,  
&compressed\_size);  
img = (unsigned char \*)malloc(compressed\_size \* sizeof(unsigned char));  
glGetCompressedTexImageARB(GL\_TEXTURE\_2D, 0, img);  
SaveTexture(width, height, compressed\_size, img, internalFormat, 0);  
\}

有多种方法可以评估压缩扩展集的画质，比如：图像质量参数RED\_BITS, GREEN\_BITS等，或压缩纹理映象，或用glGetTexImage呼叫存取非压缩图像缓冲区。

2、S3TC DDS文件格式

ISV工具（如：S3的Adobe PhotoShop Plug-in插件和微软DirectX的Dxtex）可以把普通文件格式转换成dds文件。故名思义，DDS（Direct Draw Surface，直接绘画表面）的基本操作是把内存的数据通过DirectX DDS接口下载到硬盘。DDS文件读取程度包含在DirectX的ddraw.h中，还可以得到DDSURFACEDESC2定义。此外，DirectX的架构与OpenGL不同，其屏幕原始坐标也不一样，DirectX的原始屏幕坐标位于左上角，OpenGL则位于左下角。在转换图像或纹理调整之前，必须改变纹理的垂直方向。

下面是一段DDS读取程序的源码：

\#include [$\#@60;ddraw.h$\#@62][60_pname_62];  
gliGenericImage \*  
ReadDDSFile(const char \*filename, int \* bufsize, int \* numMipmaps)  
\{  
gliGenericImage \*genericImage;  
DDSURFACEDESC2 ddsd;  
char filecode\[ 4\];  
FILE \*fp;  
/\* try to open the file \*/  
fp = fopen(filename, "rb");  
if (fp == NULL)  
return NULL;  
/\* verify the type of file \*/  
fread(filecode, 1, 4, fp);  
if (strncmp(filecode, "DDS ", 4) != 0) \{  
fclose(fp);  
return NULL;  
\}  
/\* get the surface desc \*/  
fread(&ddsd, sizeof(ddsd), 1, fp);  
genericImage = (gliGenericImage\*) malloc(sizeof(gliGenericImage));  
memset(genericImage,0,sizeof(gliGenericImage));  
/\* how big is it going to be including all mipmaps? \*/  
\*bufsize = ddsd.dwMipMapCount [$\#@62][60_pname_62]; 1 ? ddsd.dwLinearSize \* 2 : ddsd.dwLinearSize;  
[genericImage-$\#@62;pixels][genericImage-_62_pixels] = (unsigned char\*)malloc(\*bufsize \* sizeof(unsigned char));  
fread([genericImage-$\#@62;pixels][genericImage-_62_pixels], 1, \*bufsize, fp);  
/\* close the file pointer \*/  
fclose(fp);  
[genericImage-$\#@62;width][genericImage-_62_pixels] = ddsd.dwWidth;  
[genericImage-$\#@62;height][genericImage-_62_pixels] = ddsd.dwHeight;  
[genericImage-$\#@62;components][genericImage-_62_pixels] = (ddsd.ddpfPixelFormat.dwFourCC == FOURCC\_DXT1) ? 3 : 4;  
\*numMipmaps = ddsd.dwMipMapCount;  
switch(ddsd.ddpfPixelFormat.dwFourCC)  
\{  
case FOURCC\_DXT1:  
[genericImage-$\#@62;format][genericImage-_62_pixels] = GL\_COMPRESSED\_RGBA\_S3TC\_DXT1\_EXT;  
break;  
case FOURCC\_DXT3:  
[genericImage-$\#@62;format][genericImage-_62_pixels] = GL\_COMPRESSED\_RGBA\_S3TC\_DXT3\_EXT;  
break;  
case FOURCC\_DXT5:  
[genericImage-$\#@62;format][genericImage-_62_pixels] = GL\_COMPRESSED\_RGBA\_S3TC\_DXT5\_EXT;  
break;  
default:  
free([genericImage-$\#@62;pixels][genericImage-_62_pixels]);  
free(genericImage);  
return NULL;  
\}  
/\* return data \*/  
return genericImage;  
\}

当DDS文件被看成是MIP映射时，它会压缩所有的映射图像，此问题通常发生于GL在一段时间内取出一个映射的时候。DDS文件的缓冲区读取不能直接由GL控制，你必须精确计算每一个MIP映射在缓冲区的偏移量，传递正确的数据地址和属性给

glCompressedTexImage2DARB，代码如下：  
/\* load the .dds file \*/  
ddsimage = ReadDDSFile("flowers.dds",&ddsbufsize,&numMipmaps);  
height = [ddsimage-$\#@62;height][ddsimage-_62_height];  
width = [ddsimage-$\#@62;width][ddsimage-_62_height];  
offset = 0;  
div = ([ddsimage-$\#@62;format][ddsimage-_62_height] == GL\_COMPRESSED\_RGBA\_S3TC\_DXT1\_EXT) ? 1 : 0;  
glBindTexture(GL\_TEXTURE\_2D, dds\_compressed\_decal\_map);  
/\* load the mipmaps \*/  
for (i = 0; i [$\#@60][60_pname_62]; numMipmaps && (width [$\#@62][60_pname_62]; 1 && height [$\#@62][60_pname_62]; 1); ++i)  
\{  
size = width \* height;  
size [$\#@62;$\#@62][60_pname_62];= div;  
glCompressedTexImage2DARB(GL\_TEXTURE\_2D, i, [ddsimage-$\#@62;format][ddsimage-_62_height], width, height,  
0, size, [ddsimage-$\#@62;pixels][ddsimage-_62_height] \+ offset);  
GLErrorReport();  
offset += size;  
width [$\#@62;$\#@62][60_pname_62];= 1;  
height [$\#@62;$\#@62][60_pname_62];= 1;  
\}

最后，大家会注意到微软的DirectX SDK DXTex工具提供了把立体位图（带MIP映射）压缩到单个DDS文件的能力。因为DirectX围绕一个立体位图需要的所有数据而设计，压缩非常容易实现，而且DDS文件阅读器还能按照位图的不同自由定制。如果一个立体位图与DirectX相匹配，那么，它也能够用在OpenGL身上。

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[60_pname_62]: mailto:$
[genericImage-_62_pixels]: mailto:genericImage-$
[ddsimage-_62_height]: mailto:ddsimage-$
[http_blog.csdn.net_doing5552_archive_2008_04_22_2315442.aspx]: http://blog.csdn.net/doing5552/archive/2008/04/22/2315442.aspx