Formato BC6H

El formato BC6H es un formato de compresión de textura diseñado para admitir espacios de color de alto rango dinámico (HDR) en los datos de origen.

• Acerca de BC6H/DXGI_FORMAT_BC6H
• de implementación de BC6H
• descodificar el formato BC6H
• formato de punto de conexión comprimido BC6H
• extensión de firma para valores de punto de conexión
• transformación de inversión para valores de punto de conexión
• noquantización de puntos de conexión de color
• temas relacionados

Acerca de BC6H/DXGI_FORMAT_BC6H

El formato BC6H proporciona compresión de alta calidad para imágenes que usan tres canales de color HDR, con un valor de 16 bits para cada canal de color del valor (16:16:16). No hay compatibilidad con un canal alfa.

BC6H se especifica mediante los siguientes valores de enumeración DXGI_FORMAT:

• DXGI_FORMAT_BC6H_TYPELESS.
• DXGI_FORMAT_BC6H_UF16. Este formato BC6H no usa un bit de signo en los valores de canal de color de punto flotante de 16 bits.
• DXGI_FORMAT_BC6H_SF16. Este formato BC6H usa un bit de signo en los valores de canal de color de punto flotante de 16 bits.

Nota

El formato de punto flotante de 16 bits para los canales de color se conoce a menudo como formato de punto flotante "medio". Este formato tiene el siguiente diseño de bits:

Formato	Diseño de bits
UF16 (float sin signo)	5 bits exponente + 11 bits de mantisa
SF16 (float firmado)	1 bit de signo + 5 bits exponente + 10 bits de mantisa

 

 

El formato BC6H se puede usar para recursos de textura Texture2D (incluidas matrices), Texture3D o TextureCube (incluidas matrices). Del mismo modo, este formato se aplica a cualquier superficie de mapa MIP asociada a estos recursos.

BC6H usa un tamaño fijo de bloque de 16 bytes (128 bits) y un tamaño fijo de mosaico de 4 x 4 elementos de textura. Al igual que con los formatos BC anteriores, las imágenes de textura mayores que el tamaño de mosaico admitido (4x4) se comprimen mediante varios bloques. Esta identidad de direccionamiento también se aplica a imágenes tridimensionales, mapas MIP, mapas de cubos y matrices de texturas. Todos los iconos de imagen deben tener el mismo formato.

Algunas notas importantes sobre el formato BC6H:

• BC6H admite la desnormalización de punto flotante, pero no admite INF (infinito) y NaN (no un número). La excepción es el modo firmado de BC6H (DXGI_FORMAT_BC6H_SF16), que admite -INF (infinito negativo). Tenga en cuenta que esta compatibilidad con -INF es simplemente un artefacto del propio formato y no es compatible específicamente con codificadores para este formato. En general, cuando los codificadores encuentran datos de entrada INF (positivos o negativos) o NaN, deben convertir esos datos en el valor máximo permitido de representación no INF y asignar NaN a 0 antes de la compresión.
• BC6H no admite un canal alfa.
• El descodificador BC6H realiza la descompresión antes de realizar el filtrado de texturas.
• La descompresión BC6H debe ser bit precisa; es decir, el hardware debe devolver resultados idénticos al descodificador descrito en esta documentación.

Implementación de BC6H

Un bloque BC6H consta de bits de modo, puntos de conexión comprimidos, índices comprimidos y un índice de partición opcional. Este formato especifica 14 modos diferentes.

Un color de punto de conexión se almacena como un triplete RGB. BC6H define una paleta de colores en una línea aproximada en varios puntos de conexión de color definidos. Además, dependiendo del modo , un icono se puede dividir en dos regiones o tratarse como una sola región, donde un icono de dos regiones tiene un conjunto independiente de puntos de conexión de color para cada región. BC6H almacena un índice de paleta por elemento de textura.

En el caso de dos regiones, hay 32 particiones posibles.

Descodificación del formato BC6H

El pseudocódigo siguiente muestra los pasos para descomprimir el píxel en (x,y) según el bloque BC6H de 16 bytes.

decompress_bc6h(x, y, block)
{
    mode = extract_mode(block);
    endpoints;
    index;
    
    if(mode.type == ONE)
    {
        endpoints = extract_compressed_endpoints(mode, block);
        index = extract_index_ONE(x, y, block);
    }
    else //mode.type == TWO
    {
        partition = extract_partition(block);
        region = get_region(partition, x, y);
        endpoints = extract_compressed_endpoints(mode, region, block);
        index = extract_index_TWO(x, y, partition, block);
    }
    
    unquantize(endpoints);
    color = interpolate(index, endpoints);
    finish_unquantize(color);
}

La tabla siguiente contiene el recuento de bits y los valores de cada uno de los 14 formatos posibles para bloques BC6H.

Modo	Índices de partición	Partición	Puntos de conexión de color	Bits de modo
1	46 bits	5 bits	75 bits (10,555, 10,555, 10,555)	2 bits (00)
2	46 bits	5 bits	75 bits (7666, 7666, 7666)	2 bits (01)
3	46 bits	5 bits	72 bits (11,555, 11,444, 11,444)	5 bits (00010)
4	46 bits	5 bits	72 bits (11,444, 11,555, 11,444)	5 bits (00110)
5	46 bits	5 bits	72 bits (11,444, 11,444, 11,555)	5 bits (01010)
6	46 bits	5 bits	72 bits (9555, 9555, 9555)	5 bits (01110)
7	46 bits	5 bits	72 bits (8666, 8555, 8555)	5 bits (10010)
8	46 bits	5 bits	72 bits (8555, 8666, 8555)	5 bits (10110)
9	46 bits	5 bits	72 bits (8555, 8555, 8666)	5 bits (11010)
10	46 bits	5 bits	72 bits (6666, 6666, 6666)	5 bits (11110)
11	63 bits	0 bits	60 bits (10.10, 10.10, 10.10)	5 bits (00011)
12	63 bits	0 bits	60 bits (11,9, 11,9, 11,9)	5 bits (00111)
13	63 bits	0 bits	60 bits (12.8, 12.8, 12.8)	5 bits (01011)
14	63 bits	0 bits	60 bits (16.4, 16.4, 16.4)	5 bits (01111)

 

Cada formato de esta tabla se puede identificar de forma única por los bits de modo. Los diez primeros modos se usan para los iconos de dos regiones y el campo de bits de modo puede ser de dos o cinco bits de longitud. Estos bloques también tienen campos para los puntos de conexión de color comprimidos (72 o 75 bits), la partición (5 bits) y los índices de partición (46 bits).

Para los puntos de conexión de color comprimidos, los valores de la tabla anterior tienen en cuenta la precisión de los puntos de conexión RGB almacenados y el número de bits usados para cada valor de color. Por ejemplo, el modo 3 especifica un nivel de precisión de punto de conexión de color de 11 y el número de bits usados para almacenar los valores diferenciales de los puntos de conexión transformados para los colores rojo, azul y verde (5, 4 y 4 respectivamente). El modo 10 no usa la compresión delta y, en su lugar, almacena los cuatro puntos de conexión de color explícitamente.

Los últimos cuatro modos de bloque se usan para los iconos de una región, donde el campo de modo es de 5 bits. Estos bloques tienen campos para los puntos de conexión (60 bits) y los índices comprimidos (63 bits). El modo 11 (como el modo 10) no usa la compresión delta y, en su lugar, almacena ambos puntos de conexión de color explícitamente.

Los modos 10011, 10111, 11011 y 11111 (no se muestran) están reservados. No los use en el codificador. Si el hardware se pasa a bloques con uno de estos modos especificados, el bloque descomprimido resultante debe contener todos los ceros en todos los canales excepto para el canal alfa.

Para BC6H, el canal alfa siempre debe devolver 1.0 independientemente del modo.

Conjunto de particiones BC6H

Hay 32 conjuntos de particiones posibles para un icono de dos regiones y que se definen en la tabla siguiente. Cada bloque 4x4 representa una sola forma.

En esta tabla de conjuntos de particiones, la entrada en negrita y subrayada es la ubicación del índice de corrección para el subconjunto 1 (que se especifica con un bit menos). El índice de corrección para el subconjunto 0 siempre es el índice 0, ya que la creación de particiones siempre se organiza de modo que el índice 0 siempre está en el subconjunto 0. El orden de partición va de la parte superior izquierda a la inferior derecha, moviéndose de izquierda a derecha y, a continuación, de arriba abajo.

Formato de punto de conexión comprimido BC6H

En esta tabla se muestran los campos de bits de los puntos de conexión comprimidos como función del formato de punto de conexión, con cada columna que especifica una codificación y cada fila que especifica un campo de bits. Este enfoque ocupa 82 bits para iconos de dos regiones y 65 bits para iconos de una región. Por ejemplo, las primeras 5 bits para la codificación de una región [16 4] anterior (específicamente la columna más derecha) son bits m[4:0], los 10 bits siguientes son bits rw[9:0], etc. con los últimos 6 bits que contienen bw[10:15].

Los nombres de campo de la tabla anterior se definen de la siguiente manera:

Campo	Variable
m	modo
d	índice de forma
Rw	endpt[0]. A[0]
Rx	endpt[0]. B[0]
Ry	endpt[1]. A[0]
rz	endpt[1]. B[0]
Gw	endpt[0]. A[1]
gx	endpt[0]. B[1]
Gy	endpt[1]. A[1]
gz	endpt[1]. B[1]
Bw	endpt[0]. A[2]
Bx	endpt[0]. B[2]
por	endpt[1]. A[2]
Bz	endpt[1]. B[2]

 

Endpt[i], donde i es 0 o 1, hace referencia al 0 o al 1º conjunto de puntos de conexión respectivamente.

Firmar extensión para valores de punto de conexión

Para los iconos de dos regiones, hay cuatro valores de punto de conexión que se pueden extender. Endpt[0]. Solo se firma si el formato es un formato firmado; Los demás puntos de conexión solo se firman si el punto de conexión se transformó o si el formato es un formato firmado. El código siguiente muestra el algoritmo para extender el signo de valores de punto de conexión de dos regiones.

static void sign_extend_two_region(Pattern &p, IntEndpts endpts[NREGIONS_TWO])
{
    for (int i=0; i<NCHANNELS; ++i)
    {
      if (BC6H::FORMAT == SIGNED_F16)
        endpts[0].A[i] = SIGN_EXTEND(endpts[0].A[i], p.chan[i].prec);
      if (p.transformed || BC6H::FORMAT == SIGNED_F16)
      {
        endpts[0].B[i] = SIGN_EXTEND(endpts[0].B[i], p.chan[i].delta[0]);
        endpts[1].A[i] = SIGN_EXTEND(endpts[1].A[i], p.chan[i].delta[1]);
        endpts[1].B[i] = SIGN_EXTEND(endpts[1].B[i], p.chan[i].delta[2]);
      }
    }
}

En el caso de los iconos de una región, el comportamiento es el mismo, solo con endpt[1] quitado.

static void sign_extend_one_region(Pattern &p, IntEndpts endpts[NREGIONS_ONE])
{
    for (int i=0; i<NCHANNELS; ++i)
    {
    if (BC6H::FORMAT == SIGNED_F16)
        endpts[0].A[i] = SIGN_EXTEND(endpts[0].A[i], p.chan[i].prec);
    if (p.transformed || BC6H::FORMAT == SIGNED_F16) 
        endpts[0].B[i] = SIGN_EXTEND(endpts[0].B[i], p.chan[i].delta[0]);
    }
}

Transformación de inversión para valores de punto de conexión

En el caso de los iconos de dos regiones, la transformación aplica el inverso de la codificación de diferencia, agregando el valor base en endpt[0]. a las tres otras entradas para un total de 9 operaciones de adición. En la imagen siguiente, el valor base se representa como "A0" y tiene la precisión de punto flotante más alta. "A1", "B0" y "B1" son todas las diferencias calculadas a partir del valor de delimitador y estos valores delta se representan con una precisión inferior. (A0 corresponde a endpt[0]. A, B0 corresponde a endpt[0]. B, A1 corresponde a endpt[1]. A y B1 corresponde a endpt[1].B.)

En el caso de los iconos de una región, solo hay un desplazamiento diferencial y, por lo tanto, solo 3 operaciones de adición.

El descomprimor debe asegurarse de que los resultados de la transformación inversa no desbordarán la precisión de endpt[0].a. En el caso de un desbordamiento, los valores resultantes de la transformación inversa deben ajustarse dentro del mismo número de bits. Si la precisión de A0 es "p", el algoritmo de transformación es:

B0 = (B0 + A0) & ((1 << p) - 1)

En el caso de los formatos firmados, los resultados del cálculo delta también deben extenderse. Si la operación de extensión de signo considera extender ambos signos, donde 0 es positivo y 1 es negativo, la extensión de signo de 0 se encarga de la abrazadera anterior. Equivalentemente, después de la abrazadera anterior, solo es necesario extender un valor de 1 (negativo).

Noquantización de puntos de conexión de color

Dados los puntos de conexión sin comprimir, el siguiente paso consiste en realizar una anulación inicial de laquantización de los puntos de conexión de color. Esto implica tres pasos:

• Una inquantización de las paletas de colores
• Interpolación de las paletas
• Finalización de la inquantización

La separación del proceso de descuantización en dos partes (unquantización de la paleta de colores antes de la interpolación y la descuantización final después de la interpolación) reduce el número de operaciones de multiplicación necesarias en comparación con un proceso de noquantización completo antes de la interpolación de paletas.

En el código siguiente se muestra el proceso para recuperar estimaciones de los valores de color originales de 16 bits y, a continuación, usar los valores de peso proporcionados para agregar 6 valores de color adicionales a la paleta. La misma operación se realiza en cada canal.

int aWeight3[] = {0, 9, 18, 27, 37, 46, 55, 64};
int aWeight4[] = {0, 4, 9, 13, 17, 21, 26, 30, 34, 38, 43, 47, 51, 55, 60, 64};

// c1, c2: endpoints of a component
void generate_palette_unquantized(UINT8 uNumIndices, int c1, int c2, int prec, UINT16 palette[NINDICES])
{
    int* aWeights;
    if(uNumIndices == 8)
        aWeights = aWeight3;
    else  // uNumIndices == 16
        aWeights = aWeight4;

    int a = unquantize(c1, prec); 
    int b = unquantize(c2, prec);

    // interpolate
    for(int i = 0; i < uNumIndices; ++i)
        palette[i] = finish_unquantize((a * (64 - aWeights[i]) + b * aWeights[i] + 32) >> 6);
}

En el ejemplo de código siguiente se muestra el proceso de interpolación, con las observaciones siguientes:

• Dado que el intervalo completo de valores de color para la función de sin clasificar (a continuación) va de -32768 a 65535, el interpolador se implementa mediante aritmética con signo de 17 bits.
• Después de la interpolación, los valores se pasan a la función finish_unquantize (que se describe en el tercer ejemplo de esta sección), que aplica el escalado final.
• Todos los descomprimores de hardware son necesarios para devolver resultados precisos de bits con estas funciones.

int unquantize(int comp, int uBitsPerComp)
{
    int unq, s = 0;
    switch(BC6H::FORMAT)
    {
    case UNSIGNED_F16:
        if(uBitsPerComp >= 15)
            unq = comp;
        else if(comp == 0)
            unq = 0;
        else if(comp == ((1 << uBitsPerComp) - 1))
            unq = 0xFFFF;
        else
            unq = ((comp << 16) + 0x8000) >> uBitsPerComp;
        break;

    case SIGNED_F16:
        if(uBitsPerComp >= 16)
            unq = comp;
        else
        {
            if(comp < 0)
            {
                s = 1;
                comp = -comp;
            }

            if(comp == 0)
                unq = 0;
            else if(comp >= ((1 << (uBitsPerComp - 1)) - 1))
                unq = 0x7FFF;
            else
                unq = ((comp << 15) + 0x4000) >> (uBitsPerComp-1);

            if(s)
                unq = -unq;
        }
        break;
    }
    return unq;
}

finish_unquantize se llama a después de la interpolación de paletas. La función pospone el escalado en 31/32 para firmado, 31/64 para sin firmar. Este comportamiento es necesario para obtener el valor final en intervalo medio válido(-0x7BFF ~ 0x7BFF) una vez completada la interpolación de la paleta para reducir el número de multiplicaciones necesarias. finish_unquantize aplica el escalado final y devuelve un valor de corto sin signo que se reinterpreta en mitad.

unsigned short finish_unquantize(int comp)
{
    if(BC6H::FORMAT == UNSIGNED_F16)
    {
        comp = (comp * 31) >> 6;                                         // scale the magnitude by 31/64
        return (unsigned short) comp;
    }
    else // (BC6H::FORMAT == SIGNED_F16)
    {
        comp = (comp < 0) ? -(((-comp) * 31) >> 5) : (comp * 31) >> 5;   // scale the magnitude by 31/32
        int s = 0;
        if(comp < 0)
        {
            s = 0x8000;
            comp = -comp;
        }
        return (unsigned short) (s | comp);
    }
}

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