关于前端:WebGL压缩纹理实践

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本文将讲述压缩纹理在理论我的项目中的应用的案例。最近的一个我的项目是这样的：我的项目因为波及到的建筑物特地多，大略有近 40 栋的修建，而每一栋建筑物，又有 10 层楼，每层楼外面又有很多的设施。这就导致咱们须要应用到大量的贴图。在理论的我的项目过程中，咱们的客户的电脑会常常遇到 webgl 解体的状况。这就须要咱们想方法来缩小该我的项目下贴图显存和内存的占用。

上面是园区和楼层的局部截图，数据已脱敏：

首先咱们可能会想到的是缩小图片的尺寸。然而缩小图片尺寸也是有限度的，因为图片尺寸太小的话，会影响咱们最终的出现成果。因而咱们就须要想新的方法来缩小这种资源的占用。

另外一种思路就是 不应用 generateMipmap。Mipmap 会生成金字塔式的图片后果。生成 Mipmap 会多占有大略 1 / 3 的内存空间，因而不应用 Mipmap 会缩小啊，大略 1 / 3 的内存空间。然而 Mipmap 是为了模型在放大的时候可能有很好的出现成果，因而不应用 Mipmap 呢，就会导致出现品质的降落。

最终咱们应用压缩纹理。

0x01 压缩纹理简介

置信对于 webgl 比拟相熟的同学都晓得压缩纹理。

咱们罕用的的纹理图片，都是 jpeg，png 等图片格式。这些图片本事是压缩的图片，基于压缩算法，对于文件进行了压缩，减小了文件的大小，这对于网络上的大量的图片的传输是无利的。

不过 jpeg png 的图片在作为贴图应用的时候，首先会转换成位图，这里所说的位图是指没有应用任何压缩算法的原始图片数据。以 1024×1024 为例，如果图像中每个像素须要 RGB 三个通道，每个通道须要 8 位空间，那么整张图片就须要应用 1024 x 1024 x 8 x 3 位的信息，也就是 3M，这 3M 的信息都须要加载到 GPU 当中，这和图片文件采纳什么样的压缩格局没有任何关系。如果图像中每个像素须要 rgba 四个通道，则是则须要 4 兆的 GPU 内存空间。

能够看出应用 jpeg, png 等图片格式的毛病是：

1. 图片须要解压，这会耗费 CPU 的性能。
2. 纹理数据占用内存较多。通常是浏览器和 GPU 各自保留一份位图数据。

压缩纹理正是为了解决上述的问题而呈现的。通过应用压缩纹理，咱们能够把像素通过压缩算法，包装成数据块，这能够缩小在显存中的存储容量。这种包装好的数据块又很不便 GPU 进行解压，查问。所以从性能的角度来说也进步了拜访纹理的速度。

压缩文里有很多格局，比方 DDS，KTX 等。严格来说，DDS 和 kTX 是一种容器而不是格局，而压缩纹理的格局是有多种。此处为了简便起见，咱们就说成 DDS 和 KTX 格局，咱们晓得 KTX 有 2.0 的版本。而咱们最终选用的也就是 ktx2.0，它可能很不便的和 gltf 模型格局进行集成。

无关压缩纹理的更多常识，大家能够在网上搜寻啊，此处不进行具体的介绍。

0x02 工作流

建模工程师给的是 OBJ 模型，我的项目最开始用的也是 OBJ 模型，首先咱们须要把 OBJ 模型转换成 GLTF 格局。能够应用插件 obj2gltf 进行转换。转换的流程大抵如下：

npm install obj2gltf -g
obj2gltf -i a.obj -o a.gltf

首先通过 npm 装置 obj2gltf。而后通过 obj2gltf 进行模型的转换，其中 - i 示意输出的 OBJ 模型。- o 就是输入的 gltf 模型。

转换为 gltf 之后，通过对 gltf 进行压缩。其中贴图压缩的工具为一套开源的 ktx 工具，ktx-software，官网文档如下：
https://github.com/KhronosGro…

装置 ktx-software 之后，能够对贴图进行压缩，此处咱们能够抉择 gltfpack（gltfpack 绝对比较简单，ktx-software 也自带转换工具，比较复杂，然而转换的可选参数更多，可能更灵便的抉择高质量还是低质量压缩纹理，有趣味读者能够查看文档钻研）。
压缩的命令大抵：

gltfpack -i scene.gltf -o scene.glb --tc

其中 tc 是对贴图进行压缩，原文如下：gltfpack can also compress textures using Basis Universal format stored in a KTX2 container (-tc flag, requires support for KHR_texture_basisu). Textures can also be embedded into .bin/.glb output using -te flag.

0x03 加载压缩贴图

贴图改成 ktx2 之后，在加载模型的时候须要对贴图进行解析，以 threejs 为例，加载 ktx2 须要指定 KTX2Loader，KTX2Loader 须要指定 js 文件“basis_transcoder”，所以须要指定 basis_transcoder.js 和 basis_transcoder.wasm 文件的门路，大抵如下所示：

let ktx2Loader = new KTX2Loader(manager)
  .setTranscoderPath('./')
  .detectSupport(renderder)
gltfLoader.setKTX2Loader(ktx2Loader);

gltfLoader 指定 ktx2loader 之后，就能够像加载一般 gltf 模型一样，加载带 ktx2 贴图的模型。

0x04 压缩后果比照

压缩之后，webgl 程序的显存和内存占用都大幅度的升高。整个场景的内存降落大略 50% 左右，成果还是很显著的。
当然升高显存，还有许多更多的伎俩，比方建模过程中升高模型的面数，减小贴图的尺寸，禁用 mipmap，能复用的模型尽量复用等等。

结语

本文讲述了升高显存的一种伎俩，压缩纹理。压缩纹理和性能优化还有更多的常识技能点，如果你有好的教训，也欢送和我交换。关注公号“ITMan 彪叔”能够增加作者微信进行交换，及时收到更多有价值的文章。