CN116721196B - 一种压缩纹理的动态转换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩纹理的动态转换方法，通过在应用程序运行过程中检测压缩纹理的格式，并将压缩纹理转换为GPU支持的压缩纹理格式并采用GPU完成解压，对于无法在运行时完成转换的压缩纹理则在采用CPU完成解压处理的同时将解压结果转换为GPU支持的新格式压缩纹理并保存，当应用程序再次使用该压缩纹理时则直接采用GPU对新格式压缩纹理进行解压，从而有效提高了压缩纹理的渲染效率。
Description
技术领域
本发明属于计算机应用开发技术领域，具体涉及一种压缩纹理的动态转换方法。
背景技术
许多大型的移动端3D应用通常会大量使用各种格式的压缩纹理，一是为了减少应用自身的大小，二是为了减少运行时使用纹理所占用的内存或显存大小。目前应用较多的压缩纹理格式是ETC2和ASTC，并且存在ETC2被ASTC逐渐取代的趋势。当在Windows等桌面平台上通过安卓兼容环境或安卓模拟器运行移动应用时，图形渲染程序会将安卓端的OpenGLES或者Vulkan的API映射到桌面端的图形API，如Windows上的DirectX，此时，如果安卓应用使用了桌面端图形系统不支持的压缩纹理格式，就会造成安卓环境必须使用CPU完成压缩纹理的解码和渲染，然而采用CPU解码一个压缩纹理甚至可能需要0.5秒的时间，这会导致应用渲染性能下降至少一个数量级。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种压缩纹理的动态转换方法，实现了运行时的压缩纹理格式映射。
本发明提供的一种压缩纹理的动态转换方法，包括以下步骤：
步骤1、在应用程序处理压缩纹理时，若压缩纹理为当前使用GPU所支持的压缩纹理格式则采用GPU完成压缩纹理的解压，结束本流程；否则，若压缩纹理存在于纹理转换映射表中则加载其中与压缩纹理对应的新格式压缩纹理，采用GPU完成新格式压缩纹理的解压并结束本流程，若不存在则执行步骤2；
步骤2、若压缩纹理为4x4像素，则将压缩纹理作为GPU支持格式的压缩纹理的纹理块，采用GPU完成该纹理块的解压并结束本流程；若压缩纹理为8x8像素或12x12像素，则从压缩纹理的左上顶点开始将其分割为连续的N个4x4像素的纹理块，再将这N个4x4像素的纹理块分别封装为N个压缩纹理，最后分别将N个压缩纹理作为GPU支持格式的压缩纹理的纹理块，采用GPU完成这些纹理块的解压，结束本流程；
若压缩纹理不大于6x6像素，则分别以压缩纹理的四个顶点为起点获取4x4像素的四个子纹理块，由压缩纹理分别移除四个子纹理块后剩余的像素点分别形成四个剩余点集合，分别计算四个剩余点集合的冗余点数量，若四个剩余点集合的冗余点数量均不大于其所属剩余点集合的像素点数的设定比例则执行步骤3，否则选择冗余点数量最多的剩余点集合所对应的子纹理块作为GPU支持格式的压缩纹理的纹理块后采用GPU完成该纹理块的解压并结束本流程；
步骤3、使用CPU将压缩纹理解压为位图格式，同时，将位图格式转换为GPU支持格式的新格式压缩纹理，再将压缩纹理与新格式压缩纹理的映射关系加入纹理转换映射表中，结束本流程。
进一步地，所述步骤1中所述应用程序处理压缩纹理的方式为：应用程序采用压缩纹理处理函数处理压缩纹理。
进一步地，所述步骤1中所述若压缩纹理存在于纹理转换映射表中则加载其中与压缩纹理对应的新格式压缩纹理，采用GPU完成新格式压缩纹理的解压并结束本流程还包括：将纹理转换映射表中与压缩纹理对应的新格式压缩纹理加载到第一内存，并将当前压缩纹理处理函数的格式参数修改为新格式压缩纹理的格式，同时若当前压缩纹理处理函数的转换结果参数指向显存时则释放其指向的显存并将其设置为第一内存。
进一步地，所述步骤2中所述设定比例为：2/3。
进一步地，所述纹理转换映射表与应用程序一一对应，所述应用程序采用标识信息描述。
进一步地，所述标识信息为：应用程序的应用包名和版本号。
进一步地，所述步骤1中所述当前使用GPU所支持的压缩纹理格式的获取方式为：采用glGetIntegerv获取当前使用的GPU所支持的压缩纹理格式的数量，再枚举所有GPU支持的压缩纹理格式。
进一步地，所述步骤3中所述将位图格式转换为GPU支持格式的新格式压缩纹理的方式为：建立新线程将位图格式转换为GPU支持格式的新格式压缩纹理并保存为文件。
有益效果
本发明通过在应用程序运行过程中检测压缩纹理的格式，并将压缩纹理转换为GPU支持的压缩纹理格式并采用GPU完成解压处理，对于无法在运行时完成转换的压缩纹理则在采用CPU完成解压处理的同时将解压结果转换为GPU支持的新格式压缩纹理并保存，当应用程序再次使用该压缩纹理时则直接采用GPU对新格式压缩纹理进行解压处理，从而有效提高了压缩纹理的渲染效率。
具体实施方式
下面列举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种压缩纹理的动态转换方法，其核心思想是：判断待处理的压缩纹理格式是否为GPU所支持的格式，若是则直接采用GPU完成解压，否则根据压缩纹理的尺寸确定转换方式，对于无法替换的尺寸则在采用CPU完成解压的同时将解压得到的位图转换为GPU所支持的新格式压缩纹理进行保存，并建立压缩纹理与新格式压缩纹理以便再次使用该压缩纹理时直接采用GPU完成新格式压缩纹理的解压。
本发明提供的一种压缩纹理的动态转换方法，具体包括以下步骤：
步骤1、获取系统当前使用GPU所支持的压缩纹理格式，作为第一压缩纹理格式；根据应用程序的标识信息，建立用于保存应用程序中压缩纹理与其转换为的新格式压缩纹理间对应关系的纹理转换映射表。新格式压缩纹理是指由压缩纹理进行格式转换得到具有GPU支持格式的压缩纹理。
其中，应用程序的标识信息可为应用程序的应用包名和版本号，也可以是应用程序文件的哈希值。纹理转换映射表中以压缩纹理ID为索引。
步骤2、在应用程序采用压缩纹理处理函数处理压缩纹理时，若压缩纹理属于第一压缩纹理格式则采用GPU完成压缩纹理的解压，否则执行步骤3。
步骤3、若压缩纹理在纹理转换映射表中，则将纹理转换映射表中与压缩纹理对应的新格式压缩纹理加载到第一内存，并将当前压缩纹理处理函数的格式参数修改为新格式压缩纹理的格式，同时若当前压缩纹理处理函数的转换结果参数指向显存时则释放其指向的显存并将其设置为第一内存，再采用GPU完成新格式压缩纹理的解压；若压缩纹理未在纹理转换映射表中，则执行步骤4。
步骤4、若压缩纹理为4x4像素，则将压缩纹理作为GPU支持格式的压缩纹理的纹理块，采用GPU完成该纹理块的解压；若压缩纹理为8x8像素或12x12像素，则从压缩纹理的左上顶点开始将其分割为连续的N个4x4像素的纹理块，再将这N个4x4像素的纹理块分别封装为N个压缩纹理，最后分别将N个压缩纹理作为GPU支持格式的压缩纹理的纹理块，采用GPU完成这些纹理块的解压；
若压缩纹理不大于6x6像素，则分别以压缩纹理的四个顶点为起点获取4x4像素的四个子纹理块，由压缩纹理分别移除四个子纹理块后剩余的像素点分别形成四个剩余点集合，分别计算四个剩余点集合的冗余点数量，若四个剩余点集合的冗余点数量均不大于其所属剩余点集合的像素点数的设定比例则执行步骤5，否则选择冗余点数量最多的剩余点集合所对应的子纹理块作为GPU支持格式的压缩纹理的纹理块后采用GPU完成该纹理块的解压。
图像处理中的像素间冗余是由于图像中相邻像素之间存在相关性，冗余点是指与其他像素点强相关的像素点。
步骤5、使用CPU将压缩纹理解压为位图格式，同时，将位图格式转换为GPU支持格式的新格式压缩纹理并保存为文件，再将压缩纹理与新格式压缩纹理的映射关系写入纹理转换映射表中，结束本流程。
实施例
本实施例采用本发明提供的一种压缩纹理的动态转换方法实现了在桌面系统使用安卓应用时压缩纹理的渲染，具体包括以下步骤：
S1、获取桌面端当前使用GPU所支持的压缩纹理格式。
S1.1、获取桌面端当前使用的GPU支持的压缩纹理格式的数量。
以OpenGL/OpenGL ES为例，采用GL_NUM_COMPRESSED_TEXTURE_FORMATS或GL_NUM_COMPRESSED_TEXTURE_FORMATS_ARB 作为参数调用glGetIntegerv即可获取GPU支持压缩纹理格式的数量。
S1.2、枚举所有GPU支持的压缩纹理格式。
以OpenGL/OpenGL ES为例，采用GL_COMPRESSED_TEXTURE_FORMATS或GL_COMPRESSED_TEXTURE_FORMATS_ARB作为参数调用glGetIntegerv即可获取GPU支持的压缩纹理格式的名称。
S2、根据安卓应用的PackageName和版本，加载其对应的纹理转换映射表，纹理转换映射表中包含压缩纹理ID和与其对应的转换后的新格式压缩纹理，该新格式压缩纹理为安卓端压缩纹理转换得到的GPU支持格式的压缩纹理。
S3、修改安卓端图形压缩纹理处理函数到桌面端图形API的映射的实现，即修改桌面端的实现，若检测到是压缩纹理为GPU不支持的压缩纹理格式，则动态将该压缩纹理格式转换为桌面端支持的压缩纹理格式，如将ASTC转换为DirectX的BC7格式。
其中，安卓端图形压缩纹理处理函数如glCompressedTexImage2D、glCompressedTexSubImage2D等，这两个函数的原型声明为：
void glCompressedTexImage2D(GLenum target, GLint level, GLenumformat, GLsizei width, GLsizei height, GLint border, GLsizei imageSize, void*data)；
void glCompressedTexSubImage2D( GLenum target, GLint level, GLintxoffset, GLint yoffset, GLsizei width, GLsizei height, GLenum format, GLsizeiimageSize, const GLvoid*data)。
通过函数的format参数判断当前压缩纹理是否为GPU所支持的压缩纹理格式，如果是则执行后续的标准处理流程，即直接调用物理GPU的相应函数，如DirectX的相关函数，实现压缩纹理处理；如果不是则执行S4。
S4、若压缩纹理为子纹理则获取其父压缩纹理的ID，根据父压缩纹理ID判断该压缩纹理是否已经存在对应的BC7格式纹理文件，若存在则执行S5，若不存在则执行S6。
S5、直接加载对应的BC7格式纹理文件到内存，记为localTexBuffer，并将format参数修改为BC7格式，且若data指向显存则调用图形API提前释放data指向的显存，将data设置为localTexBuffer，再执行后续的标准处理流程，即直接调用物理GPU的相应函数，如DirectX的相关函数，实现压缩纹理处理。
提前释放是因为一般图形系统使用显存中的纹理后才会由显示驱动自动释放。
S6、执行以下压缩纹理动态转换操作，在转换过程中所有操作都以块为单位并行执行：
如果压缩纹理为ASTC的4x4大小，则直接将压缩纹理当做BC7格式的一个Block，该Block为16字节，执行后续的标准处理流程，即直接调用物理GPU的相应函数，如DirectX的相关函数，实现压缩纹理处理；
如果压缩纹理为ASTC的8x8或12x12大小，则从矩形左上顶点开始将压缩纹理转换为N个4x4的Block后，将这N个Block封装为N个压缩纹理，再重复执行N次后续的标准处理流程，即直接调用物理GPU的相应函数，如DirectX的相关函数，实现压缩纹理处理；
如果压缩纹理为ASTC的不大于6x6的大小，则从压缩纹理的四个顶点分别获取4x4的子Block，再将压缩纹理减去子Block后的剩余点的集合记为pointSet，pointSet共四个，根据插值权重，分别计算出四个pointSet中的冗余点数量，若四个pointSet中冗余点数量都未超过其对应pointSet点数的2/3则执行S7，否则选择冗余点数量最多的pointSet对应的子Block作为BC7 Block，执行后续的标准处理流程，即直接调用物理GPU的相应函数，如DirectX的相关函数，实现压缩纹理处理。
S7、通过CPU将压缩纹理转换为位图格式，如RGBA或RGB等，以备渲染使用，同时，创建一个线程将位图格式转换为BC7格式，并将BC7格式的压缩纹理保存到文件，记其全路径为localTexFile，再将压缩纹理ID与localTexFile的映射关系保存到纹理转换映射表中。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种压缩纹理的动态转换方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在应用程序处理压缩纹理时，若压缩纹理为当前使用GPU所支持的压缩纹理格式则采用GPU完成压缩纹理的解压，结束本流程；否则，若压缩纹理存在于纹理转换映射表中则加载其中与压缩纹理对应的新格式压缩纹理，采用GPU完成新格式压缩纹理的解压并结束本流程，若不存在则执行步骤2；
步骤2、若压缩纹理为4x4像素，则将压缩纹理作为GPU支持格式的压缩纹理的纹理块，采用GPU完成该纹理块的解压并结束本流程；若压缩纹理为8x8像素或12x12像素，则从压缩纹理的左上顶点开始将其分割为连续的N个4x4像素的纹理块，再将这N个4x4像素的纹理块分别封装为N个压缩纹理，最后分别将N个压缩纹理作为GPU支持格式的压缩纹理的纹理块，采用GPU完成这些纹理块的解压，结束本流程；
若压缩纹理不大于6x6像素，则分别以压缩纹理的四个顶点为起点获取4x4像素的四个子纹理块，由压缩纹理分别移除四个子纹理块后剩余的像素点分别形成四个剩余点集合，分别计算四个剩余点集合的冗余点数量，若四个剩余点集合的冗余点数量均不大于其所属剩余点集合的像素点数的设定比例则执行步骤3，否则选择冗余点数量最多的剩余点集合所对应的子纹理块作为GPU支持格式的压缩纹理的纹理块后采用GPU完成该纹理块的解压并结束本流程；
步骤3、使用CPU将压缩纹理解压为位图格式，同时，将位图格式转换为GPU支持格式的新格式压缩纹理，再将压缩纹理与新格式压缩纹理的映射关系加入纹理转换映射表中，结束本流程。
2.根据权利要求1所述的动态转换方法，其特征在于，所述步骤1中所述应用程序处理压缩纹理的方式为：应用程序采用压缩纹理处理函数处理压缩纹理。
3.根据权利要求2所述的动态转换方法，其特征在于，所述步骤1中所述若压缩纹理存在于纹理转换映射表中则加载其中与压缩纹理对应的新格式压缩纹理，采用GPU完成新格式压缩纹理的解压并结束本流程还包括：将纹理转换映射表中与压缩纹理对应的新格式压缩纹理加载到第一内存，并将当前压缩纹理处理函数的格式参数修改为新格式压缩纹理的格式，同时若当前压缩纹理处理函数的转换结果参数指向显存时则释放其指向的显存并将其设置为第一内存。
4.根据权利要求1所述的动态转换方法，其特征在于，所述步骤2中所述设定比例为：2/3。
5.根据权利要求1所述的动态转换方法，其特征在于，所述纹理转换映射表与应用程序一一对应，所述应用程序采用标识信息描述。
6.根据权利要求5所述的动态转换方法，其特征在于，所述标识信息为：应用程序的应用包名和版本号。
7.根据权利要求1所述的动态转换方法，其特征在于，所述步骤1中所述当前使用GPU所支持的压缩纹理格式的获取方式为：采用glGetIntegerv获取当前使用的GPU所支持的压缩纹理格式的数量，再枚举所有GPU支持的压缩纹理格式。
8.根据权利要求1所述的动态转换方法，其特征在于，所述步骤3中所述将位图格式转换为GPU支持格式的新格式压缩纹理的方式为：建立新线程将位图格式转换为GPU支持格式的新格式压缩纹理并保存为文件。
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