贴图压缩格式：DXT、ETC、ASTC 对比与选择

为什么需要贴图压缩

纹理是游戏和实时渲染中内存占用的大头，高分辨率纹理可能消耗大量显存和带宽。贴图压缩格式通过减少纹理数据的存储大小，同时保持可接受的视觉质量，来优化性能和内存。GPU 硬件支持直接采样压缩纹理，无需解压，从而节省带宽。

常见贴图压缩格式

DXT/BC 系列（桌面平台）

• **DXT1/BC1**：每个 4x4 块 64 位，支持 RGB 和 1 位 Alpha。压缩比 8:1（相对于 24 位 RGB）。
• **DXT3/BC2**：每个块 128 位，支持 4 位 Alpha，适合有锐利 Alpha 的纹理。
• **DXT5/BC3**：每个块 128 位，支持插值 Alpha，适合渐变 Alpha。
• **BC4/BC5**：单通道和双通道格式，常用于法线贴图（BC5 存储 X、Y 分量）。
• **BC6H/BC7**：高质量格式，BC6H 用于 HDR，BC7 用于高质量 LDR。

这些格式广泛应用于 Windows、Mac、Linux 等桌面平台。

ETC 系列（移动平台）

• **ETC1**：每个 4x4 块 64 位，支持 RGB，不支持 Alpha，OpenGL ES 2.0 通用。
• **ETC2**：兼容 ETC1，支持 RGBA，OpenGL ES 3.0 及以上。
• **EAC**：单通道和双通道格式，用于法线贴图等。

ETC 是 Android 设备的基线格式。

ASTC（自适应可伸缩纹理压缩）

ASTC 是较新的格式，支持多种块大小（从 4x4 到 12x12），提供灵活的压缩比和质量权衡。支持 RGBA、HDR 等，被大多数现代移动 GPU（如 Adreno 5xx+、Mali T6xx+）和部分桌面 GPU 支持。ASTC 是移动端的推荐选择。

其他格式

• **PVRTC**：PowerVR GPU 使用的格式，iOS 早期设备支持，质量一般。
• **ATITC**：旧 Adreno GPU 格式，已逐渐淘汰。

格式选择策略

• **桌面平台**：优先使用 BC7（高质量）或 BC1/BC3（兼容性）。
• **移动平台**：优先使用 ASTC（现代设备），否则使用 ETC2。
• **法线贴图**：使用双通道格式（BC5 或 EAC），节省内存。
• **HDR 纹理**：使用 BC6H 或 ASTC HDR。
• **UI 纹理**：如果要求高质量，可以使用不压缩或无损格式（如 PNG），但需注意内存。

在 Unity 和 Unreal 中，可以在纹理导入设置中选择压缩格式，并针对不同平台覆盖设置。

压缩格式与纹理类型

• **颜色纹理**：使用有损压缩（BC1/BC3/ETC2/ASTC）。
• **法线贴图**：使用特殊格式（BC5）或重新排列通道后压缩。
• **数据纹理**（如金属度、粗糙度）：可使用单通道或压缩格式，但需注意精度。
• **UI 元素**：通常使用不压缩或 ASTC，以避免压缩伪影。

常见问题

DXT 和 BC 有什么关系？

BC（Block Compression）是 DirectX 10 及以后的标准名称，DXT 是旧称。BC1 相当于 DXT1，BC3 相当于 DXT5。

ASTC 比 ETC 更好吗？

通常是的。ASTC 提供更好的质量和灵活性，但需要硬件支持。对于支持 ASTC 的设备，推荐使用。

法线贴图为什么使用双通道压缩？

法线贴图的 Z 分量可以从 X、Y 计算得出（单位向量），因此可以丢弃 Z，使用双通道格式存储 X、Y，在着色器中重建 Z，节省内存。

移动端如何选择压缩格式？

如果目标设备支持 ASTC，使用 ASTC；否则使用 ETC2。对于 iOS，可以使用 PVRTC 或 ASTC（较新设备）。

压缩会导致纹理质量下降吗？

有损压缩会产生块状伪影，尤其在高对比度边缘。可以通过选择合适的格式和块大小来平衡质量和大小。