News:Stage3D compressed textures

原文：http://www.bytearray.org/?p=4472

Starling中文站 翻译整理

Stage3D中的压缩纹理 - 介绍ATF SDK

我们从去年开始就一直在介绍Stage3D,它从来没有停止过增长的势头，但是有一个领域，我们一直没有透露所有的细节。这就是ATF格式。它在很多地方被人问起，那么它现在有更新了吗？你们中的一些人，可能已经看到了在Stage3D的文档中关于压缩纹理的描述，但我们一直没有分享任何工具，来创建早已名声在外的ATF格式。

在ATF工具正式被整合到AIR SDK之前，我很高兴在这里预先分享一下ATF工具，这样您可以现在就开始使用ATF格式!

那么ATF到底是何方神圣呢?

首先，让我们开始讨论一下压缩纹理的由来和原理。

无论使用哪种语言去做GPU编程，您在纹理处理上都有两个选择：您可以使用压缩的纹理，或未被压缩的纹理，很简单。那么，它们之间的区别是什么呢？

• 当使用未压缩的纹理，比如使用古老的未压缩文件格式PNG，将这种格式上传给GPU
• 由于GPU本身不支持这种格式，您的纹理实际上是被存储在RAM中，而不是GPU中
• 同样这种情况也适用于JPEG图片，是的，图形芯片组不知道任何关于JPEG的信息。
• 当然，每个平台支持不同的压缩纹理格式，取决于它的芯片组

这是很有趣的，下面的表格说明了这种情况：

为什么要使用ATF格式?

您可以想象一下，如果您要开发一个可以运行在iOS, Android和桌面的游戏，您就需要为每一个平台压缩对应的纹理格式。就像下面这样：

• leaf.png 编码为 DXT格式，用于 Windows 和 MacOS
• leaf.png 编码为 ETC1 或 DXT 格式，用于 Android (Nvidia)
• leaf.png 编码为 PVRTC格式，用于 iOS (ImgTech)

当然，这个过程是非常痛苦的：要为所有的平台提供不同版本的纹理，并且在运行时检测平台，然后上传对应的纹理。如果有这么一个东西就太酷了：它可以作为一个单一的容器，来包装所有的纹理，然后每一个平台的Flash Player或AIR会自动从其中提取所需的纹理。很酷吧？所以ATF格式诞生了。

ATF格式解析

事实上，ATF格式是存储有损压缩图像的容器。下面的图片，展示了一个默认的压缩过的ATF格式的简单结构：

默认情况下，需要把所有的纹理格式（PVRTC(4bpp),ETC1和DXT1/5）嵌入到ATF文件中，以便在任何平台上，AIR或Flash Player都可以自动提取到对应的纹理。但是在某些情况下，如果您的目标是移动设备，那么为什么还要为桌面嵌入纹理呢？或者如果您的目标是iOS，那么为什么还要为Android嵌入纹理呢？为了弥补这一点，您可以只在ATF文件中嵌入PVRTC格式的纹理，以减小文件尺寸。

下图说明了这样的想法：

以此类推，如果您的目标是Android设备，可以只应用ETC1格式：

如果您了解ETC1，可能会问，我们该如何处理透明度呢？我们使用的是双ETC1方式，有两个纹理，一个是透明度通道，一个是颜色。

最后如果只支持桌面，可以只提供DXT格式：

要知道DXT1和DXT5对于透明度的支持是不同的。DXT1不支持透明度，而DXT5支持。自动化的ATF工具，将检测您的图像是否具备透明度，然后为您选择合适的DXT版本。另外请注意，ATF格式不是透明度预先相乘的。

现在，如果您想在ATF中存储未压缩的纹理，您也可以做到这一点：

您可能会问，为什么我们要这样做呢？答案是，您在一些情况下（比如充分利用cubemap，自动化mipmap支持，或纹理流的支持），可能会想使用未压缩的纹理。

好了，除了上面硬件的需求，如果这些纹理被压缩，还可以为我们带来什么价值？

那么这些特性为我们带来了什么?

• 更快的渲染
• 更少的存储空间占用 (在譬如iPad1这样的设备上，这个特性是非常重要的)
• 更快的纹理上传速度
• 自动产生所有的mip-map映射 (注意如果需要的话，你可以关掉它).
• 此外，使用压缩纹理，可以让您在同等内存占用的情况下，使用更高分辨率的纹理

好了现在的问题是，您该如何创建ATF格式呢？这并不难，我们提供了一些命令行工具来帮助您。来看看他们是如何工作的吧。

如何使用这些工具

您主要需要了解的是png2atf工具，正如您猜到的，它可以将一个PNG文件转换为ATF文件：

//package leaf.png with all 3 formats (DXT5, PVRTC and ETC1x2)
C:\png2atf.exe  -c  -i  leaf.png  -o  leaf.atf
[In 213KB][Out 213KB][Ratio 99.9703%][LZMA:0KB JPEG-XR:213KB]
 
//package specific range of mipmaps
C:\png2atf.exe  -c  -n  0,5  -i  leaf.png  -o  leaf0,5.atf
[In 213KB][Out 213KB][Ratio 99.8825%][LZMA:0KB JPEG-XR:213KB]
 
//package only DXT format
C:\png2atf.exe  -c d  -i  leaf.png  -o  leaf_dxt5.atf
[In 85KB][Out 85KB][Ratio 100.045%][LZMA:0KB JPEG-XR:85KB]
 
//package only ETC1 format
C:\png2atf.exe  -c e  -i  leaf.png  -o  leaf_etc1.atf
[In 85KB][Out 85KB][Ratio 100.045%][LZMA:0KB JPEG-XR:85KB]
 
//package only PVRTC format
C:\png2atf.exe  -c p  -i  leaf.png  -o  leaf_pvrtc.atf
[In 42KB][Out 42KB][Ratio 100.089%][LZMA:0KB JPEG-XR:42KB]

如果我要在ATF中使用未压缩的纹理该怎么办呢? 别急, 只需去除 -c 参数即可:

//package as uncompressed (RGBA) format
C:\png2atf.exe  -i  leaf.png  -o  leaf_rgba.atf
[In 341KB][Out 43KB][Ratio 12.8596%][LZMA:0KB JPEG-XR:43KB]

另一个很酷的特性是，ATF可以处理纹理流，您可以这样操作来生成3个子文件：

png2atf -m -n 0,0 -c -i cubecat0.png -o cubecat_c_high.atf
png2atf -m -n 1,2 -c -i cubecat0.png -o cubecat_c_med.atf
png2atf -m -n 3,20 -c -i cubecat0.png -o cubecat_c_low.atf

注意，从Flash Player 11.3和AIR 3.3的版本开始才支持纹理流。当您想使用纹理流的时候，别忘了使用Texture.createTexture()接口的streamingLevel参数。

如果您已经使用苹果的工具生成了PVR纹理，那么用法是相同的。还有一个叫做pvr2atf的工具，它也是一个命令行工具，来把PVR纹理转换为ATF文件。这个工具的用法和png2atf是类似的，您需要提供一个PVR的纹理作为输入。

要转换PVR 文件为 RGB 或 RGBA格式的 ATF 文件，只需要运行下面的命令：

C:\> pvr2atf -i test.pvr -o test.atf
[In 4096KB][Out 410KB][Ratio 10.0241%][LZMA:0KB JPEG-XR:410KB]

同样，您可以使用ATF来处理 cubemap texture:

//to create a ATF for cubemap texture,
//prepare png file for each side of the cube as:
// -X: cube0.png
//+X: cube1.png
// -Y: cube2.png
//+Y: cube3.png
// -Z: cube4.png
//+Z: cube5.png
C:\png2atf.exe  -c   -m  -i  cube0.png  -o  cube.atf

ATFViewer是一个用于预览和检查ATF文件的图形化的工具。它的主要作用是检查DXT1,ETC1和PVRTC的压缩情况。您可以通过“Open...”菜单，打开和查看一个ATF文件，或者把一个文件拖拽进来。片段预览区域，向您展示了一个如何在ActionScript 3的Stage3D代码中加载ATF文件的例子。

下面是一个例子，使用了Starling框架中的一个测试文件，您可以预览这个纹理的所有格式，并且在底部有一段示例代码，告诉您如何在ActionScript 3和Stage3D中使用它。

注意当您打开了一个只包含特定格式的ATF纹理，比如在下图中我们打开的ATF文件只包含DXT纹理，您可以看见ETC1和PVRTC的部分全部是灰色显示。

让我们来看看如何使用Stage3D 的接口来解析ATF纹理.

在Stage3D中使用压缩纹理

要在Stage3D中使用压缩纹理，您需要使用这个接口：Texture.uploadCompressedTextureFromByteArray，并确定使用由Context3DTextureFormat定义的两种格式中的某一个：(Context3DTextureFormat.COMPRESSED_ALPHA 和 Context3DTextureFormat.COMPRESSED):

class Example {
[Embed( source = "mytexture.atf", mimeType="application/octet-stream")]
public static const TextureAsset:Class;
public var context3D:Context3D;
 
public function init():void{
var texture:Texture = context3D.createTexture(256, 256, Context3DTextureFormat.COMPRESSED_ALPHA, false);
var textureAsset:ByteArray = new TextureAsset() as ByteArray;
texture.uploadCompressedTextureFromByteArray(textureAsset, 0);
}
};

如果是cubemap texture, 您可以这样写:

var texCubemap:CubeTexture = context3D.createCubeTexture(256, Context3DTextureFormat.COMPRESSED_ALPHA, false);
var textureAsset:ByteArray = new TextureAsset() as ByteArray;
texCubemap.uploadCompressedTextureFromByteArray(textureAsset, 0);

同样, 根据纹理的格式, “dxt1” 或 “dxt5” 需要您在片段着色器中作出相应的设置:

• 如果是Context3DTextureFormat.BGRA, 什么都不需要
• “dxt1” 格式需要 Context3DTextureFormat.COMPRESSED (包括 DXT, PVRTC, 或 ETC1)
• “dxt5” 格式需要 Context3DTextureFormat.COMPRESSED_ALPHA (包括 DXT, PVRTC, 或 ETC1)

您可以参考这个《 Starling对于ATF格式的支持》 看看它的生成过程。

和Starling的整合

好消息是，Starling中以及增加了对ATF格式的支持，接口是Texture.uploadAtfData。下面是一个简短的例子：

[Embed(source="starling.atf", mimeType="application/octet-stream")]
public static const CompressedData:Class;
 
var data:ByteArray = new CompressedData();
var texture:Texture = Texture.fromAtfData(data);
 
var image:Image = new Image(texture);
addChild(image);

是的，就是这么简单:)

限制

尽管ATF对于2D内容（比如Starling）是非常有用的，而且它也被广泛应用于3D纹理支持，但我还要强调它的一些限制。为什么呢？

因为对于纹理的有损压缩，是会损失素材的质量的。还有像RGBA8888和RGBA4444的PVR目前是不支持的，这是一个问题。

但是我们非常需要您的反馈和测试，来帮助我们优化和完善ATF，并且未来让它支持更多的格式。有什么建议就告诉我们吧！

必备条件

请注意要使用ATF纹理的话，您需要满足一些必备条件：

• 如果您使用Starling, 请确保使用了Starling 1.2或更高的版本. 从这里 获取最新版本.
• 如果您直接使用Stage3D, 您需要使用最终的 AGALMiniAssembler
• 您需要最新的AIR SDK 3.4. 下载 Flash Builder 4.7 这个已经内置了 AIR 3.4 SDK.
• 您需要最新的 Flash Player 11.4/AIR 3.4
• 您需要在编译参数中添加: ”-swf-version=17”

下载

从这里下载ATF工具: 点击我下载. 它包含了:

• ATF工具包 (适用Linux, Mac, Windows).
• ATF 规范说明
• ATF的用户指南.

祝好运!

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译者:郭少瑞