BC6H 格式
BC6H 格式是一种纹理压缩格式，设计用于支持源数据中的高动态范围 (HDR) 颜色空间。
关于 BC6H/DXGI_FORMAT_BC6H
BC6H 格式为使用三个 HDR 颜色通道的图像提供高质量的压缩，对于该值 (16:16:16) 的每个颜色通道，使用一个 16 位值。 不存在任何对 alpha 通道的支持。
BC6H 由以下 DXGI_FORMAT 枚举值指定：
- DXGI_FORMAT_BC6H_TYPELESS。
- DXGI_FORMAT_BC6H_UF16。 此 BC6H 格式不使用 16 位浮点颜色通道值中的符号位。
- DXGI_FORMAT_BC6H_SF16。此 BC6H 格式使用 16 位浮点颜色通道值的符号位。
注意
颜色通道的 16 位浮点格式通常称为“半”浮点格式。 此格式具有以下位布局：
| 格式 | 位布局 |
|---|---|
| UF16（无符号浮点） | 5 个指数位 + 11 个尾数位 |
| SF16（带符号浮点） | 1 个符号位 + 5 个指数位 + 10 个尾数位 |
BC6H 格式可用于 Texture2D（包括数组）、Texture3D 或 TextureCube（包括阵列）纹理资源。 同样，此格式适用于与这些资源相关联的任何 MIP 贴图表面。
BC6H 使用 16 字节（128 位）的固定块大小和 4×4 纹素的固定磁贴大小。 与先前的 BC 格式一样，大于支持的磁贴大小 (4x4) 的纹理图像会通过使用多个块进行压缩。 此寻址标识也适用于三维图像、MIP 地图、立方体贴图和纹理数组。 所有图像磁贴必须使用相同的格式。
有关 BC6H 格式的一些重要说明：
- BC6H 支持浮点非规范化，但不支持 INF（无穷大）和 NaN（非数字）。 例外是 BC6H 的带符号模式 (DXGI_FORMAT_BC6H_SF16)，它支持 -INF（负无穷大）。 请注意，对 -INF 的此支持只是格式本身的特性，而不是该格式的编码器专门支持的功能。 通常，当编码器遇到 INF（正或负）或 NaN 输入数据时，它们应 \ 转换将该数据为允许的最大非 INF 表示值，并在压缩前将 NaN 映射到 0。
- BC6H 不支持 alpha 通道。
- BC6H 解码器在执行纹理筛选之前执行解压缩。
- BC6H 解压缩必须准确；也就是说，硬件必须返回与本文档中所述的解码器相同的结果。
BC6H 实现
BC6H 块由模式位、压缩终结点、压缩索引和可选分区索引组成。 此格式指定 14 种不同的模式。
终结点颜色被存储为 RGB 三元色。 BC6H 在跨越多个定义的颜色终结点的近似线上定义颜色调色板。 此外，根据模式，可以将磁贴划分为两个区域或者视为单个区域，其中两区域磁贴的每个区域有一组单独的颜色终结点。 BC6H 为每个纹理存储一个调色板索引。
在两区域情形下，会存在 32 个可能的分区。
解码 BC6H 格式
下面的伪代码显示了在给定 16 字节 BC6H 块的情况下在 (x,y) 处解压缩像素的步骤。
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);
}
下表包含 BC6H 块 14 种可能格式中每一种的位计数和值。
| 模型 | 分区索引 | 分区 | 颜色终结点 | 模式位 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 46 位 | 5 位 | 75 位 (10.555, 10.555, 10.555) | 2 位 (00) |
| 2 | 46 位 | 5 位 | 75 位 (7666, 7666, 7666) | 2 位 (01) |
| 3 | 46 位 | 5 位 | 72 位 (11.555, 11.444, 11.444) | 5 位 (00010) |
| 4 | 46 位 | 5 位 | 72 位 (11.444, 11.555, 11.444) | 5 位 (00110) |
| 5 | 46 位 | 5 位 | 72 位 (11.444, 11.444, 11.555) | 5 位 (01010) |
| 6 | 46 位 | 5 位 | 72 位 (9555, 9555, 9555) | 5 位 (01110) |
| 7 | 46 位 | 5 位 | 72 位 (8666, 8555, 8555) | 5 位 (10010) |
| 8 | 46 位 | 5 位 | 72 位 (8555, 8666, 8555) | 5 位 (10110) |
| 9 | 46 位 | 5 位 | 72 位 (8555, 8555, 8666) | 5 位 (11010) |
| 10 | 46 位 | 5 位 | 72 位 (6666, 6666, 6666) | 5 位 (11110) |
| 11 | 63 位 | 0 位 | 60 位 (10.10, 10.10, 10.10) | 5 位 (00011) |
| 12 | 63 位 | 0 位 | 60 位 (11.9, 11.9, 11.9) | 5 位 (00111) |
| 13 | 63 位 | 0 位 | 60 位 (12.8, 12.8, 12.8) | 5 位 (01011) |
| 14 | 63 位 | 0 位 | 60 位 (16.4, 16.4, 16.4) | 5 位 (01111) |
此表中的每个格式可以由模式位唯一地进行标识。 前十个模式用于两区域磁贴，而模式位字段的长度可以是两位或五位。 这些块还有用于压缩颜色终结点（72 位或 75 位）、分区（5 位）和分区索引（46 位）的字段。
对于压缩的颜色终结点，上表中的值会记录存储的 RGB 终结点的精度，以及用于每个颜色值的位数。 例如，模式 3 指定颜色终结点精度级别 11，和用于存储红色、蓝色和绿色的已转换终结点的增量值的位数（分别为 5、4 和 4）。 模式 10 不使用增量压缩，而是显式地存储全部四个颜色终结点。
最后四个块模式用于单区域磁贴，其中模式字段为 5 位。 这些块具有用于终结点（60 位）和压缩索引（63 位）的字段。 模式 11（与模式 10 类似）不使用增量压缩，而是显式地存储全部两个颜色终结点。
模式 10011、10111、11011 和 11111（不显示）会被保留。 请勿在你的编码器中使用这些模式。 如果硬件是使用指定的这些模式之一的被传递的块，那么产生的解压缩块必须包含除 alpha 通道之外的所有通道中的所有零。
对于 BC6H，不管模式如何，alpha 通道必须始终返回 1.0。
BC6H 分区集
一个两区域磁贴存在 32 个可能的分区集，这些分区集在下表中进行了定义。 每个 4 x 4 块代表一个形状。
在此分区集表中，粗体和带下划线的条目是子集 1（使用一个较少位指定）的固定索引的位置。 子集 0 的固定索引始终为索引 0，因为始终会对分区进行排列，使得索引 0 始终处于子集 0 中。 分区顺序是从左上到右下，从左到右，然后从上到下。
BC6H 压缩终结点格式
此表将压缩终结点的位字段显示为终结点格式的一个函数，其中每一列指定一个编码，而每一行指定一个位字段。 对于两区域磁贴，此方法占用 82 位，而对于单区域磁贴，此方法占用 65 位。 比如，上面的单区域 [16 4] 编码的前 5 位（特别是最右边的列）是位 m[4:0]，接下来的 10 位是 rw[9:0]，以此类推，最后 6 位包含 bw[10:15]。
上表中的字段名称定义如下：
| 字段 | 变量 |
|---|---|
| m | mode |
| d | 形状索引 |
| 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]，其中 i 要么是 0 要么是 1，分别指第 0 个或第 1 个终结点集。
终结点值的符号扩展
对于两区域磁贴，存在四个可以进行符号扩展的终结点值。 仅当该格式为带符号格式时，Endpt[0].A 才是带符号的；仅当该终结点被转换或该格式为带符号格式时，其他终结点才是带符号的。 下面的代码演示了用于扩展两区域终结点值的符号的算法。
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]);
}
}
}
对于单区域磁贴，同样也是如此，只是 endpt[1] 被移除。
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]);
}
}
转换终结点值的反转
对于两区域磁贴，转换会应用差分编码的反转，将 endpt[0].A 处的基值添加到三个其他条目以获得总计 9 个添加操作。 在下图中，基值表示为“A0”，并且具有最高的浮点精度。 “A1”、“B0”和“B1”都是从定位点值计算出的增量，并且这些增量值是用较低的精度表示的。 （A0 与 endpt[0].A 相对应，B0 与 endpt[0].B 相对应，A1 与 endpt[1].A 相对应，B1 与 endpt[1].B 相对应。）
对于单区域磁贴，仅存在一个增量偏移，因此只有 3 个添加操作。
解压缩器必须确保逆转换的结果不会溢出 endpt[0].a 的精度。 在溢出的情况下，从逆转换得到的值必须包含在相同的位数内。 如果 A0 的精度是“p”位，则转换算法为：
B0 = (B0 + A0) & ((1 << p) - 1)
对于带符号格式，增量计算的结果也必须进行符号扩展。 如果符号扩展操作考虑扩展全部两个符号，其中 0 是正的，1 是负的，那么 0 的符号扩展会处理上面的固定。 同样，在上述固定之后，只有 1（负）的一个值需要进行符号扩展。
颜色终结点的未量化
对于未压缩的终结点，下一步是执行颜色终结点的初始非量化。 这涉及到三个步骤：
- 调色板的非量化
- 调色板的内插
- 非量化终止
与调色板内插之前的完全非量化过程相比，将该非量化过程分离成两部分（内插之前的调色板非量化和内插之后的最终非量化）会减少所需的乘法运算次数。
下面的代码说明了检索原始 16 位颜色值的估计值，然后使用提供的权重值将 6 个附加颜色值添加到调色板的过程。 在每个通道上执行相同的操作。
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);
}
下一个代码示例演示了插值过程，其中包含以下观察结果：
- 由于 unquantize 函数（下方）的颜色值的完整范围为 -32768 至 65535，内插器是使用 17 位带符号算术实现的。
- 在内插之后，会将值传递给 finish_unquantize 函数（在本节的第三个示例中介绍），该函数会应用最终缩放。
- 所有硬件解压缩器都需要返回带有这些函数的位精度结果。
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;
}
在调色板内插之后会调用 finish_unquantize。 对于带符号的终结点，unquantize 函数会按 31/32 延迟缩放，而对于无符号的终结点，会按 31/64 延迟缩放。 在完成调色板内插之后，为了减少需要的乘法次数，需要此行为来使最终值进入有效半范围 (-0x7BFF ~ 0x7BFF)。 finish_unquantize 会应用最终缩放并返回一个无符号短整型值，该值会被重新解释为 half。
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);
}
}
相关主题
反馈
即将发布：在整个 2024 年，我们将逐步淘汰作为内容反馈机制的“GitHub 问题”，并将其取代为新的反馈系统。 有关详细信息，请参阅：https://aka.ms/ContentUserFeedback。
提交和查看相关反馈