BC6H 형식

BC6H 형식은 원본 데이터의 HDR(High Dynamic Range) 색 공간을 지원하도록 설계된 텍스처 압축 형식입니다.

• BC6H/DXGI_FORMAT_BC6H 정보
• BC6H 구현
• BC6H 형식 디코딩
• BC6H 압축 엔드포인트 형식
• 엔드포인트 값에 대한 서명 확장
• 엔드포인트 값에 대한 반전 변환
• 색 엔드포인트의 시퀀스 해제
• 관련 항목

BC6H/DXGI_FORMAT_BC6H 정보

BC6H 형식은 값의 각 색 채널에 대한 16비트 값(16:16:16)과 함께 3개의 HDR 색 채널을 사용하는 이미지에 대한 고품질 압축을 제공합니다. 알파 채널은 지원되지 않습니다.

BC6H는 다음과 같은 DXGI_FORMAT 열거 값으로 지정됩니다.

• DXGI_FORMAT_BC6H_TYPELESS.
• DXGI_FORMAT_BC6H_UF16. 이 BC6H 형식은 16비트 부동 소수점 색 채널 값에 부호 비트를 사용하지 않습니다.
• DXGI_FORMAT_BC6H_SF16. 이 BC6H 형식은 16비트 부동 소수점 색 채널 값의 부호 비트를 사용합니다.

참고 항목

색 채널의 16비트 부동 소수점 형식을 "반" 부동 소수점 형식이라고도 합니다. 이 형식의 비트 레이아웃은 다음과 같습니다.

형식	비트 레이아웃
UF16(부호 없는 부동 소수점)	5개의 지수 비트 + 11개의 가수 비트
SF16(부호 있는 부동 소수점)	1개의 부호 비트 + 5개의 지수 비트 + 10개의 가수 비트

 

 

Texture2D(배열 포함), Texture3D 또는 TextureCube(배열 포함) 텍스처 리소스에 BC6H 형식을 사용할 수 있습니다. 마찬가지로 이 형식은 이러한 리소스와 연결된 모든 MIP 맵 표면에 적용됩니다.

BC6H는 16바이트(128비트)의 고정 블록 크기와 4x4 텍셀의 고정 타일 크기를 사용합니다. 이전 BC 형식과 마찬가지로 지원되는 타일 크기(4x4)보다 큰 텍스처 이미지는 여러 블록을 사용하여 압축됩니다. 이 주소 지정 ID는 3차원 이미지, MIP 맵, 큐브맵 및 텍스처 배열에도 적용됩니다. 모든 이미지 타일이 동일한 형식이어야 합니다.

BC6H 형식에 대한 몇 가지 중요한 참고 사항:

• BC6H는 부동 소수점 비정규화를 지원하지만 INF(무한대)와 NaN(숫자가 아님)은 지원하지 않습니다. -INF(음의 무한대)를 지원하는 BC6H(DXGI_FORMAT_BC6H_SF16)의 부호 있는 모드는 예외입니다. -INF에 대한 이 지원은 형식 자체의 아티팩트일 뿐이며 이 형식에 대한 인코더에서 특별히 지원되지 않습니다. 일반적으로 인코더가 INF(양수 또는 음수) 또는 NaN 입력 데이터가 발견되면 해당 데이터를 허용되는 최대 비 INF 표현 값으로 변환하고 압축 전에 NaN을 0으로 매핑해야 합니다.
• BC6H는 알파 채널을 지원하지 않습니다.
• BC6H 디코더는 텍스처 필터링을 수행하기 전에 압축 풀기를 수행합니다.
• BC6H 압축 해제는 비트 정확해야 합니다. 즉, 하드웨어는 이 설명서에 설명된 디코더와 동일한 결과를 반환해야 합니다.

BC6H 구현

BC6H 블록은 모드 비트, 압축된 끝점, 압축된 인덱스 및 옵션 파티션 인덱스로 구성됩니다. 이 형식의 14개의 모드를 지정합니다.

끝점 색은 RGB 3색으로 저장됩니다. BC6H는 다수의 정의된 색 끝점을 가로지르는 근사 선에 색상표를 정의합니다. 또한 모드에 따라 타일을 두 영역으로 나누거나 한 영역으로 처리할 수 있습니다. 한 영역으로 처리할 경우 두 영역 타일에 각 영역에 대한 별도의 색 끝점 집합이 있습니다. BC6H는 텍셀당 하나의 색상표 인덱스를 저장합니다.

두 영역의 경우 32개의 가능한 파티션이 있습니다.

BC6H 형식 디코딩

아래 의사 코드는 16바이트 BC6H 블록이 지정된 (x,y)의 픽셀 압축을 푸는 단계를 보여 줍니다.

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);
}

다음 표에는 BC6H 블록에 대한 14개의 가능한 형식별 비트 개수와 값이 나와 있습니다.

모드	파티션 인덱스	파티션	색 끝점	모드 비트
1	46비트	5비트	75비트(10.555, 10.555, 10.555)	2비트(00)
2	46비트	5비트	75비트(7666, 7666, 7666)	2비트(01)
3	46비트	5비트	72비트(11.555, 11.444, 11.444)	5비트(00010)
4	46비트	5비트	72비트(11.444, 11.555, 11.444)	5비트(00110)
5	46비트	5비트	72비트(11.444, 11.444, 11.555)	5비트(01010)
6	46비트	5비트	72비트(9555, 9555, 9555)	5비트(01110)
7	46비트	5비트	72비트(8666, 8555, 8555)	5비트(10010)
8	46비트	5비트	72비트(8555, 8666, 8555)	5비트(10110)
9	46비트	5비트	72비트(8555, 8555, 8666)	5비트(11010)
10	46비트	5비트	72비트(6666, 6666, 6666)	5비트(11110)
11	63비트	0비트	60비트(10.10, 10.10, 10.10)	5비트(00011)
12	63비트	0비트	60비트(11.9, 11.9, 11.9)	5비트(00111)
13	63비트	0비트	60비트(12.8, 12.8, 12.8)	5비트(01011)
14	63비트	0비트	60비트(16.4, 16.4, 16.4)	5비트(01111)

 

이 표의 각 형식은 모드 비트로 고유하게 식별 가능합니다. 처음 10개의 모드가 두 영역 타일에 사용되며 모드 비트 필드 길이는 2비트 또는 5비트일 수 있습니다. 이러한 블록에는 압축된 색 끝점(72 또는 75비트), 파티션(5비트) 및 파티션 인덱스(46비트)에 대한 필드도 있습니다.

압축된 색 끝점의 경우 위 표의 값은 저장된 RGB 끝점의 정밀도와 각 색 값에 사용된 비트 수를 나타냅니다. 예를 들어, 모드 3은 색 끝점 정밀도 11과 빨강, 파랑 및 녹색에 대한 변환된 끝점의 델타 값을 저장하는 데 사용되는 비트 수(각각 5, 4 및 4)를 지정합니다. 모드 10은 델타 압축을 사용하지 않고 대신 4개의 색 끝점을 모두 명시적으로 저장합니다.

마지막 4개의 블록 모드는 모드 필드가 5비트인 한 영역 타일에 사용됩니다. 이러한 블록에는 끝점(60비트)과 압축된 인덱스(63비트)에 대한 필드도 있습니다. 모드 11은 모드 10과 같이 델타 압축을 사용하지 않고 대신 2개의 색 끝점을 모두 명시적으로 저장합니다.

모드 10011, 10111, 11011 및 11111(표시되지 않음)은 예약되어 있습니다. 인코더에 이들 모드를 사용하지 마세요. 이러한 모드 중 하나가 지정된 블록이 하드웨어에 전달될 경우 압축을 푼 결과 블록의 모든 채널(알파 채널 제외)에 모두 0만 포함되어야 합니다.

BC6H의 경우 모드에 관계없이 알파 채널이 항상 1.0을 반환합니다.

BC6H 파티션 집합

두 영역 타일에 대한 32개의 가능한 파티션 집합이 있습니다. 아래 표에 이들 파티션 집합이 정의되어 있습니다. 각 4x4 블록은 단일 셰이프를 나타냅니다.

이 파티션 집합 표에서 굵게 표시되고 밑줄이 그어진 항목은 하위 집합 1(1비트 적게 지정됨)에 대한 수정 인덱스의 위치입니다. 항상 인덱스 0이 하위 집합 0에 있도록 파티션이 정렬되므로 하위 집합 0에 대한 수정 인덱스는 항상 인덱스 0입니다. 파티션 순서는 왼쪽 위에서 오른쪽 아래입니다. 즉, 왼쪽에서 오른쪽으로 이동한 다음, 위쪽에서 아래쪽으로 이동합니다.

BC6H 압축 엔드포인트 형식

이 표에는 끝점 형식의 기능으로 압축된 끝점에 대한 비트 필드가 나와 있습니다. 열과 행마다 각각 인코딩과 비트 필드가 지정되어 있습니다. 이 접근 방식은 두 영역 타일의 경우 82비트를 차지하고 한 영역 타일의 경우 65비트를 차지합니다. 예를 들어 위의 한 영역 [16 4] 인코딩(맨 오른쪽 열)에 대한 처음 5비트는 비트 m[4:0]이고, 그 다음 10비트는 비트 rw[9:0]이며, 마지막 6비트는 bw[10:15]를 포함합니다.

위 표의 필드 이름은 다음과 같이 정의됩니다.

필드	변수
분	mode
d	셰이프 인덱스
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]
by	endpt[1].A[2]
bz	endpt[1].B[2]

 

Endpt[i]. 여기에서 i는 각각 0번째 또는 1번째 끝점 집합을 나타내는 0 또는 1입니다.

엔드포인트 값에 대한 서명 확장

두 영역 타일의 경우 부호를 확장할 수 있는 4개의 끝점 값이 있습니다. 형식이 부호 있는 형식일 경우에만 Endpt[0]에 부호가 있으며, 끝점이 변환되었거나 형식이 부호 있는 형식인 경우에만 다른 끝점에 부호가 있습니다. 아래 코드는 두 영역 끝점 값의 부호를 확장하는 알고리즘을 보여 줍니다.

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]);
      }
    }
}

한 영역 타일의 경우 endpt[1]이 제거된 점을 제외하고는 동작이 동일합니다.

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]);
    }
}

엔드포인트 값에 대한 반전 변환

두 영역 타일의 경우 변환 시 총 9개의 더하기 연산에 대한 다른 3개의 항목에 endpt[0].A의 기준 값이 더해져 차이 인코딩의 역이 적용됩니다. 아래 이미지에서는 기준 값이 “A0”으로 표현되고 부동 소수점 정밀도가 가장 높습니다. “A1,” “B0” 및 “B1”은 모두 앵커 값에서 계산되는 델타이며 이러한 델타 값은 더 낮은 정밀도로 표현됩니다. (A0은 endpt[0].A, B0은 endpt[0].B, A1은 endpt[1].A, B1은 endpt[1].B에 해당합니다.)

한 영역 타일의 경우 델타 오프셋이 하나만 있으므로 더하기 연산이 3개만 있습니다.

압축 해제기는 역 변환의 결과가 endpt[0].a의 정밀도를 오버플로하지 않도록 해야 합니다. 오버플로되는 경우 역변환의 결과 값이 같은 수의 비트 내에 래핑되어야 합니다. A0의 정밀도가 “p” 비트인 경우 변환 알고리즘은 다음과 같습니다.

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

부호 있는 형식의 경우 델타 계산의 결과도 부호가 확장되어야 합니다. 부호 확장 작업에서 두 부호 모두 확장을 고려할 경우(0은 양수이고 1은 음수) 0의 부호 확장이 위의 Clamp를 처리합니다. 마찬가지로 위의 Clamp 다음에 1(음수)의 값만 부호가 확장되어야 합니다.

색 엔드포인트의 시퀀스 해제

압축되지 않은 끝점이 지정된 경우 다음 단계는 색 끝점의 초기 비양자화를 수행하는 것입니다. 여기에는 다음 세 단계가 포함됩니다.

• 색상표의 비양자화
• 색상표의 보간
• 비양자화 종료

비양자화 프로세스를 두 부분(보간 전 색상표 비양자화와 보간 후 최종 비양자화)으로 나누면 색상표 보간 전 전체 비양자화 프로세스와 비교 시 필요한 곱하기 연산 수가 줄어듭니다.

아래 코드는 원본 16비트 색 값에 대한 예상치를 검색한 다음, 제공된 가중치 값을 사용하여 색상표에 6개의 추가 색 값을 더하는 프로세스를 보여 줍니다. 동일한 작업이 각 채널에서 수행됩니다.

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);
}

그 다음 코드 샘플은 다음과 같은 관측과 함께 보간 프로세스를 보여 줍니다.

• unquantize 함수(아래)에 대한 색 값의 전체 범위가 -32768 ~ 65535이므로 17비트의 부호 있는 산술을 사용하여 보간이 구현됩니다.
• 보간 후 값이 최종 조정을 적용하는 finish_unquantize 함수에 전달됩니다.
• 모든 하드웨어 압축 풀기 프로그램에서 이러한 함수를 사용하여 비트 단위로 정확한 결과를 반환해야 합니다.

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;
}

색상표 보간 후 finish_unquantize가 호출됩니다. unquantize 함수는 부호가 있는 경우 31/32, 부호가 없는 경우 31/64로 조정을 연기합니다. 이 동작은 색상표 보간 완료 후 필요한 곱하기 수를 줄이기 위해 유효한 절반 범위(-0x7BFF ~ 0x7BFF)로 최종 값을 가져오는 데 필요합니다. finish_unquantize가 최종 조정을 적용하고 half로 재해석되는 unsigned short 값을 반환합니다.

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);
    }
}

관련 항목

Direct3D 11의 질감 블록 압축