多纹理化的最有效方法- iOS，OpenGL ES2，优化

Question

我正在寻找在OpenGL ES2 on iOS中处理多纹理的最有效的方法。我所说的“高效”指的是即使在较旧的iOS设备(iPhone 4和更高版本)上也是最快的渲染--但同时也平衡了便利性。

我考虑过(并尝试过)几种不同的方法。但是遇到了一些问题和问题。

方法1 -我的基本值和正常值都是rgb，没有。对于这些物体，我不需要透明度。我的发射信息和镜面信息都只有一个通道。为了减少texture2D()调用，我想我可以将发射存储为基本的alpha通道，而镜面存储为普通的alpha。如果每个文件都在自己的文件中，则如下所示：

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到目前为止，我的问题是找到一种文件格式，它将支持一个完整的非乘α通道。PNG只是没有为我工作过。我试图将其保存为PNG的每一种方式都会使.alpha与文件上的.rgb相乘(通过photoshop)，基本上销毁.rgb。当我重新加载文件时，任何带有0.0 alpha的像素都有一个黑色的rgb。我在没有活动的情况下发布了这个问题here。

我知道如果我能想出一种方法来保存和加载这个独立的第4通道，这个方法会产生更快的呈现效果。但到目前为止我还没能继续前进。

方法2 -当这不起作用时，我转到一个单一的4路纹理，其中每个象限有一个不同的地图。这并不减少texture2D()调用，但它减少了在着色器中访问纹理的数量。

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4路纹理确实要求我修改纹理坐标内的着色器.为了模型的灵活性，我将纹理和弦保留在模型的结构中，并在着色器中修改它们，如下所示：

v_fragmentTexCoord0 = a_vertexTexCoord0 * 0.5;
v_fragmentTexCoord1 = v_fragmentTexCoord0 + vec2(0.0, 0.5);     // illumination frag is up half
v_fragmentTexCoord2 = v_fragmentTexCoord0 + vec2(0.5, 0.5);     // shininess frag is up and over
v_fragmentTexCoord3 = v_fragmentTexCoord0 + vec2(0.5, 0.0);     // normal frag is over half

为了避免dynamic texture lookups (谢谢Brad Larson)，我将这些偏移移到顶点着色器，并将它们排除在片段着色器之外。

但我在这里的问题是：是否减少了用于着色的纹理采样器的数量？还是在这里使用4种不同的小纹理更好呢？

我确实有一个问题，就是在不同的地图之间流血。由于线性纹理映射，一些蓝色法线像素的纹理平均为1.0。这在靠近接缝的物体上增加了一个蓝色的边缘。为了避免它，我不得不改变我的紫外线映射，以避免太接近边缘。对很多物体来说这是一种痛苦。

方法3是将方法1和2组合在一起，其中一边是base.rgb +排放.a，另一边是normal.rgb +投机性.a。但是，我仍然有这个问题，让一个独立的alpha保存在一个文件中。

也许我可以将它们保存为两个文件，但是在将它们发送到openGL之前，可以在加载期间将它们组合起来。我得试试这么做。

方法4最后，在一个三维世界中，如果我有20个不同的墙面纹理，这些是单独的文件还是全部打包在一个单一的纹理地图集？我最近注意到，在某种程度上，“我的世界”从一本地图集变成了一个单独的纹理--尽管它们每个都是16x16。

使用单个模型，通过修改纹理坐标(我已经在上面的方法2和3中做了)，您可以很容易地向着色器发送偏移量，以便在地图集中选择特定的地图：

v_fragmentTexCoord0 = u_texOffset + a_vertexTexCoord0 * u_texScale;

这提供了很大的灵活性，减少了纹理绑定的数量。这基本上就是我现在在比赛中所做的。但是，是否更快地访问更大纹理的一小部分，并在顶点着色器中使用上述数学？还是一次又一次地将较小的纹理反复绑定更快？尤其是当你不按纹理对物体排序的时候。

我知道这事太多了。但这里的主要问题是，考虑到速度+方便，最有效的方法是什么？对于多个纹理，方法4是更快，还是多个重新绑定更快？或者有什么别的方法让我忽略了。我看到所有这些3d游戏与大量的图形和地区覆盖。他们如何保持帧速率上升，特别是在像iphone4这样的老设备上？

*更新*

因为在过去的几天里我突然得到了两个答案，所以我会这么说。基本上我找到了答案。或者一个的答案。问题是哪种方法更有效？这意味着哪种方法会产生最佳的帧速率。我已经尝试过上面的各种方法，在iPhone 5上，它们几乎都一样快。iPhone5 5/5S有一个非常快的gpu。重要的是在更老的设备上，比如iPhone4/4S，或者更大的设备上，比如视网膜iPad。我的测试是不科学的，我也没有速度报告。但是，对4个RGBA纹理的4个texture2D()调用实际上与对单个带有偏移的纹理的4个texture2d()调用一样快，甚至可能更快。当然，我在顶点着色器中做那些偏移计算，而不是在碎片着色器中(从来没有在片段着色器中)。

所以也许有一天我会做测试，用一些数字来报告。但我现在没有时间去做这件事，自己写一个正确的答案。而且我也不能在没有回答问题的其他答案上加签，因为这不是这样的工作方式。

但多亏了那些回答的人。看看我的另一个问题，它也回答了其中的一些问题：Load an RGBA image from two jpegs on iOS - OpenGL ES 2.0

Answer 1

在内容管道中有一个post处理步骤，您可以将rgb与alpha纹理合并，并在打包游戏时将其存储在. Ktx文件中，或者在编译时将其存储为post构建事件。

这是相当简单的格式，编写这样的命令行工具可以加载2个png并将它们合并到一个Ktx，rgb + alpha中。

这样做的一些好处是，在游戏启动时加载文件时，cpu开销更小，因此游戏开始得更快。-一些GPUso本机不支持rgb 24位格式，这将迫使驱动程序内部将其转换为rgba 32位。这为加载阶段和临时内存使用增加了更多时间。

现在，当您在纹理对象中获得数据时，您确实希望最小化纹理采样，因为它意味着大量的gpu操作和内存访问(取决于过滤模式)。

我建议使用两个纹理，每个纹理层有两个层，因为如果确实将所有纹理添加到相同的纹理中，那么当您使用双线性或mipmap进行采样时，可能会出现潜在的伪影，因为它可能包括靠近边缘的相邻像素，其中一个纹理层结束，第二个纹理层开始，或者如果您决定生成mipmap。

作为一个额外的改进，我建议不要在Ktx中使用原始的rgba 32位数据，而是将其压缩为dxt或pvrtc格式。这将使用更少的内存，这意味着更快的加载时间和更少的内存传输到gpu，因为内存带宽是有限的。当然，将压缩机添加到后处理工具会稍微复杂一些。请注意，根据算法和实现，压缩的纹理会松一些质量。

Answer 2

愚蠢的问题，但你确定你是有限的采样器？在我看来，与你的“双向纹理”，你可能会吸引很多纹理数据，你可能反而是带宽有限。

如果您使用3种纹理BaseRGB、NormalRBG和组合Emission+Specular并使用PVRTC压缩，该怎么办？根据细节，您甚至可以为BaseRGB和/或Emission+Specular使用2bpp (而不是4bpp)。

对于正常人，我可能会坚持4磅。此外，如果您能够负担得起着色指令，只需存储R&G通道(将0放入蓝色通道)，然后用一些数学方法重新导出蓝色通道。这应该会使质量更好。