Chapter 45: Texture Compression

纹理压缩（Texture Compression）讨论的是纹理数据在磁盘、上传路径、显存和采样硬件之间如何保持可接受画质，同时减少内存占用、带宽访问和加载等待。读完本章后，读者应能定位一张纹理的主要成本来自容量、采样带宽、上传路径还是压缩伪影，并能为 base color、normal、UI、HDR、mask texture 选择不同压缩策略。

本章使用一组典型实时渲染资产作为贯穿材料：一个 2048×2048 的 base color，一张同尺寸 normal map，一张 roughness / metallic / AO 通道打包 mask，一张半透明 UI icon，一张 HDR skybox，以及一组可分级加载的地形纹理。每一节都回到这组资产，追踪它们从源图、离线压缩、容器封装、运行时上传到 shader 采样的完整路径。

纹理压缩的核心结论是：格式选择是一份显存、带宽、平台支持和画质之间的契约。契约一旦确定，asset 管线、运行时加载、mip streaming、shader 解包和回归截图都要围绕它组织。压缩格式本身提供的是数据布局和硬件解码路径，工程质量来自资产分类、平台 profile、自动检查和可观察画质证据。

45.1 Texture Compression Memory Bandwidth and Image Quality Contract

纹理压缩的工作定义是：把纹理按固定块或固定压缩单元存储，让 GPU 采样硬件能在纹理读取阶段直接解码成 texel 值。它解决的问题是减少显存占用、减少从内存到 texture cache 的传输量、缩短加载和上传数据规模。它的边界是有损误差会进入颜色、法线、粗糙度、透明度或 HDR 亮度，并在过滤、mip 选择、法线重建和后处理之后变成可见画质差异。

对贯穿材料中的 2048×2048 base color，未压缩 RGBA8 顶层 mip 占用约 16 MiB。完整 mip chain 增加约三分之一容量，约 21.33 MiB。BC1 以 4 bits per pixel 存储，顶层约 2 MiB，完整 mip chain 约 2.67 MiB。BC3、BC5、BC7 这类 8 bits per pixel 格式顶层约 4 MiB，完整 mip chain 约 5.33 MiB。这个计算直接解释了压缩对资源预算的作用：同样的纹理数量下，压缩格式减少 resident texture set 的显存压力，也减少 streaming 时从磁盘、内存和 upload heap 经过的字节数。

带宽收益来自采样路径。fragment shader 中一次 texture() 调用先根据 UV 和 derivative 选定 mip，再访问对应块，硬件从 compressed block 中解码需要的 texel 或 sample 值。块压缩把多个 texel 的数据收进较小块中，texture cache 以块或 cache line 为单位搬运数据。纹理坐标连续、mip 合理、压缩块较小时，cache 中的有效 texel 密度更高，采样相同屏幕区域时的外部内存访问压力下降。移动 GPU 对这一点更敏感，因为带宽、功耗和热限制通常同时约束帧时间。

画质成本来自块内重建。以 Direct3D 的 BC 系列为例，Microsoft 的 block compression 文档说明了 4×4 texel 块、端点颜色、索引插值和 block 对齐这条基本路径。压缩器在每个块里选择少量端点和索引，采样硬件按这些端点重建 texel。原图中高频颜色、尖锐 alpha、细密法线变化或平滑 HDR 渐变被压进有限端点后，会出现块边界、banding、normal wobble、透明边缘脏色和 specular flicker。

这份契约可以按资产类型表达。base color 允许轻微颜色误差，因为材质光照和后处理会吸收一部分差异；normal map 对方向误差敏感，因为微小角度变化会放大到高光位置；UI icon 对边缘和文字最敏感，因为它直接映射到屏幕；HDR skybox 对渐变和高亮能量敏感，因为 tone mapping 会把压缩误差显化；mask texture 对通道语义敏感，因为 roughness、metallic、AO 三个通道之间通常没有强相关性。

一次压缩决策应先写成可检查的约束。下面的表把贯穿材料的成本和风险放在同一组维度里：

资产	主要成本	可见风险	优先观察证据	常见方向
Base color	显存和采样带宽	色块、渐变 banding、贴图细节损失	albedo debug view、材质球截图	BC1、BC7、ASTC LDR
Normal map	方向精度和高光稳定性	normal wobble、接缝、高光闪烁	normal debug view、specular highlight	BC5、ASTC normal profile
Packed mask	通道独立性	roughness 污染、AO 边界变脏	单通道 debug view、材质参数热力图	BC4、BC7、ASTC 低误差块
UI icon	边缘清晰度	字体发糊、透明边脏色、块边界	1:1 屏幕截图	无损、未压缩、BC7 或 ASTC 4×4
HDR skybox	动态范围和渐变	banding、亮部能量误差	HDR debug、tone mapped 截图	BC6H、ASTC HDR

判断顺序应固定为：先确认这张纹理在 shader 中表达什么物理或视觉量，再计算未压缩和候选压缩格式的 mip chain 容量，然后在目标平台查询格式支持，最后用对应 debug view 检查压缩误差。格式选择跳过这条顺序时，工程里常见的症状是 base color 看起来正常，normal 或 roughness 在运动镜头里产生闪烁，因为真正敏感的量没有被单独评估。

45.2 主流格式对比（DXT/BCn/ASTC 等）

主流 GPU 纹理压缩格式可以按三个层级理解：旧名称、现代 API 格式名、硬件采样能力。DXT 是 S3TC 时代的常见叫法，DXT1、DXT3、DXT5 在现代 Direct3D / Vulkan / Metal 语境中通常对应 BC1、BC2、BC3 这类 block compression 格式。BCn 是 Direct3D 体系中的格式族，覆盖单通道、双通道、HDR 和高质量 RGBA。ASTC 是 Adaptive Scalable Texture Compression，使用 128-bit 固定块和不同 block footprint 提供连续的 bits per pixel 选择；Khronos 的 ASTC extension specification定义了它在 OpenGL / OpenGL ES 生态中的格式入口。

BC1 适合没有平滑 alpha 的 base color。它使用 4×4 块和约 4 bits per pixel，容量优势明显。它的风险是 RGB 端点精度有限，对平滑渐变、皮肤、天空和低对比区域容易产生块状误差。贯穿材料中的 2048 base color 如果是粗糙墙面、岩石、草地，BC1 往往能通过；如果是角色脸部或大面积渐变，BC7 或 ASTC 较小 footprint 更稳。

BC3 适合需要连续 alpha 的 RGBA 颜色贴图。它用类似 BC1 的 RGB 数据加单独 alpha 块，约 8 bits per pixel。贯穿材料里的半透明 UI icon 虽然包含 alpha，但它的边缘和文字直接显示在屏幕上，BC3 的容量收益常被边缘伪影抵消。对粒子烟雾、脏迹 decal、低频透明贴图，BC3 的视觉风险小很多。

BC4 和 BC5 适合非颜色数据。BC4 存单通道，BC5 存两个独立通道。normal map 常用 BC5 保存 X、Y 分量，shader 里通过单位长度约束重建 Z 分量。这样做的好处是两个方向分量有独立端点和索引，压缩误差更贴近法线用途。贯穿材料中的 normal map 使用 BC1 会把 RGB 当颜色压缩，方向向量的长度和角度都会受到颜色端点插值影响，高光更容易产生抖动。

BC6H 面向 HDR 数据，BC7 面向高质量 LDR RGBA。BC6H 适合 HDR skybox、reflection source 或预过滤环境贴图；BC7 适合质量敏感的 base color、透明材质和 UI 边缘。二者都比 BC1/BC3 编码复杂，离线压缩时间更长，运行时仍由硬件采样路径解码。工程上应把编码成本放在 asset build 阶段，用缓存保存产物，运行时只处理容器解析、上传和 residency。

ASTC 的关键变量是 block footprint。ASTC 2D 常见 footprint 包括 4×4、5×5、6×6、8×8 等，同样是 128-bit 块，footprint 越大，bits per pixel 越低，容量越小，块内可表达细节越少。ARM 的 astc-encoder encoding guide给出了 normal map 编码建议：保存单位法线的 X、Y 分量，再在 shader 中重建 Z。对移动和跨平台渲染，ASTC 的价值在于同一格式族里能按资产敏感度调节码率，例如 UI 用 4×4，角色 base color 用 5×5 或 6×6，远景地形用 8×8。

ETC2 / EAC 常出现在 OpenGL ES 和移动 Web 图形路径中。ETC2 覆盖 RGB / RGBA 颜色，EAC 覆盖单通道或双通道数据。它的工程意义是为不稳定支持 BC 或 ASTC 的平台提供 profile 分支。PVRTC 主要出现在较旧的 Apple 移动设备链路中；新项目通常通过 capability query 和平台基线决定是否保留。

格式对比应使用同一组维度，而非按名称背表。下面的表给出用于 asset profile 的判断起点：

格式族	典型块与码率	适合数据	主要风险	平台判断
BC1 / DXT1	4×4，约 4 bpp	不带连续 alpha 的 LDR base color	渐变 banding、块边界	桌面和主机常见，Web / 移动需查询
BC3 / DXT5	4×4，约 8 bpp	带连续 alpha 的 LDR color	alpha 边缘误差、RGB 仍有 BC1 风险	桌面和主机常见
BC4	4×4，约 4 bpp	单通道 mask、高度、AO	单通道 banding	桌面常见，移动需变体
BC5	4×4，约 8 bpp	normal XY、双通道数据	Z 重建前要重新归一化	桌面常见，normal map 稳定
BC6H	4×4，约 8 bpp	HDR skybox、HDR environment	渐变和亮部误差	HDR 资源常用，需格式支持
BC7	4×4，约 8 bpp	高质量 LDR RGBA	编码慢、容量高于 BC1	质量敏感 LDR 纹理常用
ASTC LDR / HDR	128-bit 块，可变 footprint	移动和跨平台 LDR / HDR	footprint 过大导致块误差	现代移动常见，桌面需查询
ETC2 / EAC	固定块压缩	移动 fallback、WebGL 路径	质量和通道灵活性受限	OpenGL ES 3 生态常见

这一节的核心判断是：格式族先由平台能力限制，具体格式再由纹理语义决定。把所有纹理统一压成同一个格式会让管线简单，但会把错误转移到视觉层。可维护的渲染工程应把格式选择写进 asset profile，并让每类纹理有明确的质量证据。

45.3 纹理压缩在 Asset 管线中的应用

纹理压缩应在 asset 管线中完成，而非在游戏或渲染程序启动时临时处理。asset 管线的输入是源图和语义标签，输出是平台可直接上传的压缩纹理容器、mip chain、格式元数据和回归截图。这样组织后，运行时只承担加载、上传、绑定和 streaming，压缩器的耗时、参数搜索和质量检查留在离线构建阶段。

源图格式决定可用信息上限。base color 和 UI 源图应保留无损或高质量源数据，normal 和 mask 应保留线性数值，HDR skybox 应使用 EXR 这类能保留动态范围的格式。颜色空间在这里要先固定：base color、emissive color 和 UI color 通常作为 sRGB 纹理进入采样器；normal、roughness、metallic、AO、height、mask 和 HDR lighting 数据作为 linear 数据处理。把 normal map 当 sRGB 编码会改变向量分量分布，把 roughness 当 sRGB 会改变高光宽度。

压缩参数应由纹理语义驱动。贯穿材料可以写成一份 asset profile：base color 在桌面 profile 使用 BC7 或 BC1，在移动 profile 使用 ASTC 6×6；normal 使用 BC5 或 ASTC normal profile；packed mask 根据通道敏感度选择 BC4、多张 BC4 或 BC7 / ASTC 较高码率；UI icon 默认保留未压缩或使用 BC7 / ASTC 4×4；HDR skybox 使用 BC6H 或 ASTC HDR。profile 的职责是把“这张纹理是什么”转换成“目标平台上传什么格式”。

下面的简化 manifest 展示了这种转换关系。它用于表达 asset build system 应记录的最小信息，具体引擎可以把字段映射到自己的资源数据库。

{
  "texture": "hero_wall_basecolor",
  "semantic": "base_color",
  "sourceColorSpace": "sRGB",
  "mipGeneration": "kaiser_or_lanczos_offline",
  "profiles": {
    "desktop_high": {
      "format": "BC7_UNORM_SRGB",
      "container": "DDS_or_KTX2",
      "qualityPreset": "slow_high_quality"
    },
    "mobile_default": {
      "format": "ASTC_6x6_SRGB",
      "container": "KTX2",
      "qualityPreset": "medium"
    }
  },
  "checks": {
    "requireMips": true,
    "maxAngularErrorDegrees": null,
    "regressionCapture": "material_ball_basecolor"
  }
}

容器负责把压缩数据、format、尺寸、mip、array layer、cubemap face 和可选 supercompression 组织成可加载文件。DDS 在 Direct3D 工具链中常见，KTX2 在跨 API 和移动路径中更常见。Khronos 的 KTX 2.0 specification明确记录了 vkFormat、mip level index、data format descriptor 和 supercompression scheme 等字段，这些字段帮助加载器判断如何上传到 Vulkan、OpenGL、WebGPU 或引擎抽象层。

自动检查应覆盖结构和画质两类问题。结构检查包括尺寸、mip chain、block 对齐、format 是否支持 sRGB view、normal 是否被标成 linear、HDR 是否进入 HDR 格式、平台 profile 是否有 fallback。画质检查包括压缩前后图像差异、normal angular error、roughness 单通道误差、alpha coverage、HDR luminance 误差和材质球截图差异。PSNR 或 SSIM 可以提供数值线索，但对 normal 和 roughness 这类非颜色数据，最终还要看 shader 输出中的法线方向、高光形状和材质参数。

回归截图应绑定到材质语义。base color 的截图用 albedo debug view 和正常光照材质球；normal 的截图用 normal debug view 和移动光源高光；mask 的截图按 R、G、B、A 单通道展开，再看 roughness 对 specular lobe 的影响；UI 的截图使用 1:1 pixel view；HDR skybox 的截图同时保存 linear exposure debug 和 tone mapped view。这样做能把压缩误差放回视觉结果，而非停留在源图差异上。

asset 管线还要记录版本边界。压缩器版本、quality preset、颜色空间、mip 生成过滤器、normal swizzle、alpha premultiply 策略和平台 profile 都会改变输出。产物缓存 key 应包含这些字段。否则一次工具升级可能让大量纹理重新编码，运行时结果变化却缺少可追溯依据。

45.4 在线加载与内存布局优化策略

在线加载阶段的目标是把已经压缩好的 mip 数据放入 GPU 可采样资源，并让当前帧只驻留真正可见或即将可见的层级。它处理的是文件 IO、容器解析、转码、upload heap、resource state、descriptor / binding 和 residency。压缩格式降低了这条路径中的字节数，但它也带来 block 对齐、mip 尺寸取整和平台格式支持检查。

运行时路径可以拆成下面的资源流。图中“transcode”只出现在 KTX2 / Basis Universal 等中间格式需要转换成目标 GPU 格式的场景；DDS 或已经存好目标 GPU format 的 KTX2 可以直接进入上传路径。

这条路径的关键点是 block-aligned mip 数据。块压缩格式按 block 存储，小 mip 即使逻辑尺寸小于一个块，也要占用至少一个完整块。加载器计算每个 mip 的 row pitch、slice pitch 和数据偏移时，应使用格式的 block width、block height 和 bytes per block。采样硬件使用逻辑尺寸，上传和拷贝命令使用物理数据布局。两者混淆会导致 mip 偏移错位、颜色花屏或只在小 mip 出错。

Streaming mip 的决策来自屏幕空间需求。渲染器根据相机距离、投影大小、材质 LOD bias 和纹理 derivative 估算目标 mip，再把目标 mip 以上的更高分辨率层级排入上传队列。远处地形先驻留低分辨率 mip，靠近相机后逐步上传更高分辨率 mip。压缩格式让每个 mip 的上传字节数下降，因此同一帧预算内可以补齐更多纹理层级，视觉上表现为 texture popping 减少和清晰度更快收敛。

Texture array 和 bindless texture 解决的是绑定规模问题。大量材质使用相同尺寸和相同格式的纹理时，texture array 可以把它们放入同一资源，shader 用 layer index 访问。大量材质尺寸、格式和生命周期差异较大时，bindless 或 descriptor indexing 可以减少传统绑定切换。压缩格式在这里要求一致性：同一个 texture array 的层通常要共享 format、尺寸和 mip 结构；bindless 路径虽然更灵活，但 descriptor residency、sampler 状态和格式能力仍要受平台限制。

Sparse texture 或 tiled resources 解决的是超大纹理的 residency。Vulkan 的 sparse resources specification把 sparse binding、sparse residency、sparse image block 和 residency feature 分开描述，说明应用可以按矩形块或子资源粒度绑定内存。工程上可以把地形 mega texture、虚拟纹理页或大规模贴图集拆成页，只让当前视野和预测区域驻留。这个能力依赖平台 feature query，并且压缩格式、block 尺寸、页尺寸和 mip tail 需要一起设计。

Upload heap 或 staging buffer 的组织应服务帧预算。每帧纹理上传量可以按字节、资源数量和 copy command 数量设上限。小 mip 优先，因为它们能快速消除低清占位；可见物体优先，因为它们直接影响当前帧；高敏感资源优先，例如角色脸部和近景 normal。上传后要执行正确的 resource state transition，确保后续 shader read 看到完整数据。多队列或 async transfer 能降低 graphics queue 等待，但同步点和 residency 状态要可追踪。

内存布局优化还包括通道打包和 atlas 策略。roughness、metallic、AO 常被打包进一张 RGBA mask 以减少采样次数和 descriptor 数量。打包前要判断通道相关性：BC1/BC3 类颜色压缩会利用 RGB 共同端点，可能让互不相关的 mask 通道互相影响；BC7 或 ASTC 高质量设置更适合多通道 mask；若某个通道非常敏感，把它拆成 BC4 或更高码率资源更稳定。Atlas 能减少绑定数量，但会引入 mip bleeding、wrap mode 限制和 streaming 粒度变粗的问题。

这一节的可复用检查顺序是：先读取容器元数据和平台 format feature，再计算每个 mip 的 block-aligned byte range，然后确定当前帧需要驻留的 mip 集合，接着安排 upload heap 和 copy command，最后通过 debug view 验证 shader 采样到的 mip 与期望一致。画面出现随机花块时先查 row pitch 和 mip offset；出现近景延迟变清晰时查 streaming 预算和优先级；出现绑定错误时查 descriptor 指向、format view 和 sampler 状态。

45.5 画质与性能权衡分析

画质与性能权衡要放回具体纹理语义中判断。压缩格式减少显存和带宽，但不同数据把误差放大的方式不同。base color 的误差表现为颜色和纹理细节，normal 的误差表现为光照方向，UI 的误差表现为屏幕边缘，HDR 的误差表现为曝光和渐变，mask 的误差表现为材质参数变化。统一用一张 RGB diff 图判断所有纹理，会漏掉真正影响 frame 的管线结果。

Base color 的第一指标是材质表面在常规光照下的稳定性。自然纹理、墙面、石头、泥土、树皮这类高频但非规则内容通常能承受 BC1 或 ASTC 较低码率；角色皮肤、天空渐变、干净塑料表面和大面积品牌色更适合 BC7 或 ASTC 较小 footprint。检查时先看 albedo debug view，再看 lit material，因为光照会改变误差可见性。若压缩后出现低频色块，提升格式质量通常比调采样器更有效。

Normal map 的第一指标是角度误差。BC5 和 ASTC normal profile 的共同思路是保存 X、Y 分量，在 shader 中重建 Z。下面的 HLSL 片段展示了最小解包路径。代码目的在于说明压缩数据如何回到单位法线；完整材质函数还要接入 tangent space、TBN 变换和材质参数。

float2 encodedXY = normalTexture.Sample(normalSampler, uv).rg;
float2 xy = encodedXY * 2.0 - 1.0;
float z = sqrt(saturate(1.0 - dot(xy, xy)));
float3 normalTS = normalize(float3(xy, z));

这段代码对应的检查点是：纹理必须以 linear 数据采样，X、Y 通道要和压缩器 swizzle 一致，重建后要重新归一化。normal 压缩质量应在 normal debug view 和高光运动中观察。静态截图可能看起来接近，镜头移动或光源移动时，高光抖动会暴露块内方向误差。

UI texture 的第一指标是屏幕空间边缘。图标、文字、HUD 线条和透明边缘常处在 1:1 或接近 1:1 的屏幕映射中，压缩块边界缺少光照和材质噪声遮蔽。UI 资源可以使用未压缩 RGBA8、无损容器、BC7 或 ASTC 4×4。若 UI atlas 必须压缩，应单独检查 alpha coverage 和边缘颜色，尤其是 premultiplied alpha 与 straight alpha 的处理一致性。

HDR texture 的第一指标是能量和渐变。skybox、IBL source 和反射探针进入 lighting 后，会影响大面积背景、金属反射和 tone mapping。BC6H 或 ASTC HDR 能显著降低容量，但压缩误差会在曝光变化中放大。检查时应使用多个 exposure、tone mapped view 和高亮区域放大图。只在默认曝光下比较，可能覆盖亮部误差或暗部 banding。

Packed mask 的第一指标是通道语义。roughness 改变高光宽度，metallic 改变能量分配，AO 改变间接遮蔽。三者在图像统计上经常互不相关。若使用共享 RGB 端点的格式，某个通道的边界可能污染另一个通道。检查时应把每个通道单独显示，再看最终材质球。roughness 最好用移动光源和斜视角观察，因为它对 specular lobe 形状敏感。

性能分析要把压缩收益分成容量、带宽和 CPU / IO 三类。容量收益用 resident texture memory、mip residency 和 streaming backlog 观察；带宽收益用 GPU profiler 的 texture bandwidth、cache hit、sampler stall 或 frame pass 时间观察；CPU / IO 收益用加载队列、转码时间、上传字节数和 copy queue 等待观察。若帧时间瓶颈在 fragment shader ALU 或 overdraw，压缩可能降低内存压力，但主瓶颈仍在 shader 执行或像素覆盖。若瓶颈在 texture bandwidth 或 streaming，压缩通常能给出更直接的收益。

最终取舍可以落成一条稳定规则：先按平台能力筛掉不可用格式，再按纹理语义选择候选格式，然后用容量计算确认预算收益，接着用语义 debug view 检查画质，最后用 profiler 验证瓶颈是否移动。只要这条链路闭合，压缩策略就能在不同项目间迁移。它不会给每张纹理一个固定答案，但能让每次选择都有证据、有边界、有回归方式。

最小自检任务

给定一组纹理：2048×2048 RGBA base color、2048×2048 tangent-space normal、1024×1024 roughness / metallic / AO packed mask、512×512 半透明 UI icon、4096×2048 HDR skybox。目标平台分为 desktop high 和 mobile default。请为每类纹理选择一个 desktop 格式和一个 mobile 格式，并说明检查顺序。要求回答显存或带宽收益来自哪里、最容易出现的画质问题是什么、应使用哪个 debug view 复查。

答案要点

Base color 在 desktop high 可选 BC7_UNORM_SRGB，质量压力较低的场景可选 BC1_UNORM_SRGB；mobile default 可选 ASTC 6×6 或 5×5 sRGB。收益来自 mip chain 容量和 texture bandwidth 下降。风险是渐变 banding 和块边界，复查 albedo debug view 与 lit material 截图。

Normal 在 desktop high 可选 BC5_UNORM，mobile default 可选 ASTC normal profile 或较小 footprint 的 ASTC linear 格式。收益来自双通道压缩和采样带宽下降。风险是方向误差、高光抖动和接缝。复查 normal debug view、移动光源下的 specular highlight，并确认 shader 对 X、Y 解包后重建 Z 且重新归一化。

Packed mask 在 desktop high 可选 BC7 或按敏感通道拆成 BC4；mobile default 可选 ASTC 较小 footprint，必要时拆分高敏感通道。收益来自减少采样次数、减少 descriptor 数量和降低总容量。风险是通道互相污染，尤其是 roughness 改变高光形状。复查单通道 debug view 和材质参数热力图。

UI icon 在 desktop high 可保留 RGBA8、BC7 或高质量压缩；mobile default 可保留 RGBA8 或 ASTC 4×4。收益主要来自容量，带宽收益通常服从边缘清晰度。风险是字体发糊、透明边缘脏色和块边界。复查 1:1 屏幕截图、alpha coverage 和 premultiplied alpha 策略。

HDR skybox 在 desktop high 可选 BC6H，mobile default 可选 ASTC HDR，若平台缺少 HDR 压缩支持则保留较高精度 fallback。收益来自大尺寸 environment 资源的容量和上传字节数下降。风险是亮部能量误差、渐变 banding 和 tone mapping 后的块状痕迹。复查 HDR debug、多个 exposure 和 tone mapped view。

完整检查顺序是：先查平台 format feature，再按语义选择候选格式，接着计算每个候选格式的完整 mip chain 容量，然后用离线压缩产物生成回归截图，最后在运行时通过 profiler 查看 texture bandwidth、resident memory、streaming backlog 和 sampler stall 是否下降。

本章知识点总结

• 压缩契约：纹理压缩同时约束显存、带宽、平台支持和画质，格式选择应按纹理语义落地。
• 块式存储：BCn 和 ASTC 这类格式按块保存 texel 数据，硬件采样时从压缩块重建 texel。
• 容量计算：2048×2048 RGBA8 顶层 mip 约 16 MiB，BC1 顶层约 2 MiB，8 bpp 格式顶层约 4 MiB。
• 带宽收益：压缩减少 texture cache 和外部内存之间搬运的数据量，对纹理带宽瓶颈和移动 GPU 功耗有直接影响。
• 格式边界：BC1 适合普通 LDR base color，BC5 适合 normal XY，BC6H 适合 HDR，BC7 适合高质量 LDR RGBA。
• ASTC 码率：ASTC 通过不同 block footprint 调节 bits per pixel，footprint 越小质量越高，容量也越大。
• 颜色空间：base color 和 UI color 通常使用 sRGB，normal、mask、roughness、metallic、AO 和 HDR lighting 数据按 linear 处理。
• 管线位置：压缩应在 asset build 阶段完成，运行时主要负责容器解析、上传、绑定、streaming 和 residency。
• 容器作用：DDS 和 KTX2 负责保存格式、尺寸、mip、array、cubemap face 和可上传数据布局。
• Streaming mip：运行时根据屏幕空间需求逐级驻留 mip，压缩格式减少每级上传字节数。
• 布局检查：加载器必须按 block width、block height、bytes per block 计算 row pitch、slice pitch 和 mip offset。
• Normal 复查：normal map 压缩质量应通过角度误差、normal debug view 和移动高光观察。
• UI 复查：UI 纹理应优先检查 1:1 边缘、alpha coverage 和透明边颜色。
• HDR 复查：HDR 压缩应在多个 exposure 和 tone mapped view 下检查亮部能量与渐变。
• 取舍顺序：可靠流程是查询平台能力、按语义选格式、计算容量、检查语义 debug view，再用 profiler 验证瓶颈变化。