图形渲染 on MrOptimisthttps://mr0ptimist.github.io/categories/%E5%9B%BE%E5%BD%A2%E6%B8%B2%E6%9F%93/Recent content in 图形渲染 on MrOptimistHugozh-cnWed, 22 Apr 2026 10:00:00 +0800纹理压缩格式详解：ASTC、BC、ETC 与 PVRTChttps://mr0ptimist.github.io/posts/%E7%BA%B9%E7%90%86%E5%8E%8B%E7%BC%A9%E6%A0%BC%E5%BC%8F%E8%AF%A6%E8%A7%A3_astc_bc_etc_pvrtc/Wed, 22 Apr 2026 10:00:00 +0800https://mr0ptimist.github.io/posts/%E7%BA%B9%E7%90%86%E5%8E%8B%E7%BC%A9%E6%A0%BC%E5%BC%8F%E8%AF%A6%E8%A7%A3_astc_bc_etc_pvrtc/<h2 id="概述">概述</h2> <p>纹理压缩（Texture Compression）是实时渲染中降低显存占用和带宽消耗的核心技术。与通用图像压缩（如 PNG、JPEG）不同，硬件纹理压缩格式支持<strong>随机访问</strong>——GPU 无需解压整幅图像即可直接读取单个 texel，这对纹理缓存和着色器采样至关重要。</p> <p>本文系统梳理主流硬件纹理压缩格式的技术细节、适用场景及硬件支持情况，所有关键数据均来自官方文档与公开规范。</p> <h2 id="bc-系列block-compression">BC 系列（Block Compression）</h2> <p>BC 系列是 DirectX 生态中最主流的压缩格式，由 S3TC（DXT）发展而来，后续经 RGTC、BPTC 扩展为今日形态。所有 BC 格式均以固定 <strong>4×4 texel 块</strong>为单位进行编码。</p> <h3 id="bc1原-dxt1--s3tc">BC1（原 DXT1 / S3TC）</h3> <ul> <li><strong>数据量</strong>：64 bits / 4×4 block（<strong>4 bpp</strong>）</li> <li><strong>结构</strong>：两个 16-bit RGB565 端点色 + 16 个 2-bit 索引</li> <li><strong>色板</strong>：4 色（两个端点 + 两个插值色）</li> <li><strong>Alpha</strong>：无独立 alpha，仅支持 1-bit &ldquo;镂空&rdquo;（punch-through）透明</li> <li><strong>支持通道</strong>：RGB（无独立 Alpha）</li> <li><strong>典型用途</strong>：不透明漫反射贴图、简单遮罩</li> </ul> <p>据 <a href="https://registry.khronos.org/DataFormat/specs/1.3/dataformat.1.3.html">Khronos Data Format Specification</a> 描述，BC1 的 1-bit alpha 行为由两个端点值的相对大小决定：</p> <ul> <li><strong><code>color0 &gt; color1</code>（按无符号整数比较）</strong>：4 色不透明模式，<code>00/01/10/11</code> 均为插值颜色，无透明</li> <li><strong><code>color0 &lt;= color1</code></strong>：<strong>3 色 + 透明模式</strong>，<code>11</code> 表示完全透明像素（alpha = 0）</li> </ul> <h4 id="实际使用方式">实际使用方式</h4> <p><strong>编码端</strong>：向压缩器提供带 Alpha 的源图（如 PNG with 1-bit alpha），大多数 BC1 编码器（如 DirectXTex、<code>nvcompress</code>、Compressonator）会自动判断 block 是否需要透明模式。若源图 alpha 为纯 0/255，编码器会尽量使用 <code>color0 &lt;= color1</code> 模式将 <code>11</code> 映射为透明。</p>Nanite VisBuffer 核心概念速查https://mr0ptimist.github.io/posts/nanite_visbuffer%E6%A0%B8%E5%BF%83%E6%A6%82%E5%BF%B5%E9%80%9F%E6%9F%A5/Mon, 20 Apr 2026 14:00:00 +0800https://mr0ptimist.github.io/posts/nanite_visbuffer%E6%A0%B8%E5%BF%83%E6%A6%82%E5%BF%B5%E9%80%9F%E6%9F%A5/<h1 id="nanite-visbuffer-核心概念速查">Nanite VisBuffer 核心概念速查</h1> <p>Nanite 是 UE5 的虚拟化几何系统，其核心创新是用 <strong>Visibility Buffer（可见性缓冲）</strong> 替代传统 G-Buffer，将几何处理与材质着色完全解耦。本文梳理 VisBuffer 管线中涉及的关键概念。</p> <h2 id="visbuffer-整体管线">VisBuffer 整体管线</h2> <pre tabindex="0"><code>Mesh → Instance → Cluster Group → Cluster → Triangle → VisBuffer → Material Pass </code></pre><ol> <li><strong>Culling Pass（计算着色器）</strong>：GPU 端逐 Cluster 做视锥/遮挡/屏幕尺寸剔除</li> <li><strong>Rasterization Pass</strong>：将可见像素写入 VisBuffer（仅存 ID，不做材质计算）</li> <li><strong>Material Pass</strong>：全屏 Pass 读取 VisBuffer，解码 ID，仅对可见像素着色一次</li> </ol> <blockquote> <p>来源：Brian Karis, &ldquo;A Deep Dive into Nanite Virtualized Geometry&rdquo;, SIGGRAPH 2021 (Advances in Real-Time Rendering)</p> </blockquote> <hr> <h2 id="三角形triangle">三角形（Triangle）</h2> <p>Cluster 内的基本渲染单元。每个 Cluster 包含最多 <strong>128 个三角形</strong>。在 VisBuffer 中，三角形 ID 占约 7 bit（2^7 = 128），用于在 Material Pass 中定位该三角形的三个顶点并做重心坐标插值。</p>移动端 GPU 可见性剔除机制对比https://mr0ptimist.github.io/posts/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%AB%AFgpu%E5%8F%AF%E8%A7%81%E6%80%A7%E5%89%94%E9%99%A4%E6%9C%BA%E5%88%B6/Mon, 20 Apr 2026 10:04:00 +0800https://mr0ptimist.github.io/posts/%E7%A7%BB%E5%8A%A8%E7%AB%AFgpu%E5%8F%AF%E8%A7%81%E6%80%A7%E5%89%94%E9%99%A4%E6%9C%BA%E5%88%B6/<h1 id="1-移动端-gpu-可见性剔除机制对比">1. 移动端 GPU 可见性剔除机制对比</h1> <h2 id="11-概览">1.1 概览</h2> <table> <thead> <tr> <th></th> <th>PowerVR HSR</th> <th>Apple HSR</th> <th>Mali FPK</th> <th>Adreno LRZ</th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td>全称</td> <td>Hidden Surface Removal</td> <td>Hidden Surface Removal</td> <td>Forward Pixel Kill</td> <td>Low Resolution Z</td> </tr> <tr> <td>架构</td> <td>TBDR</td> <td>TBDR</td> <td>TBDR</td> <td>TBDR</td> </tr> <tr> <td>粒度</td> <td>逐像素</td> <td>逐像素</td> <td>逐像素（尽力而为）</td> <td>逐块（8x8 像素）</td> </tr> <tr> <td>保证级</td> <td>不透明物体保证零过度绘制</td> <td>不透明物体保证零过度绘制</td> <td>非保证，尽力剔除</td> <td>非保证，块级粗剔除</td> </tr> <tr> <td>绘制顺序依赖</td> <td>不透明物体顺序无关</td> <td>不透明物体顺序无关</td> <td>正面到背面更优</td> <td>Binning pass 构建后顺序无关，但正面到背面可提升 Early-Z 效率</td> </tr> <tr> <td>AlphaTest</td> <td>失效</td> <td>失效</td> <td>失效</td> <td>失效</td> </tr> <tr> <td>Alpha Blend</td> <td>失效</td> <td>失效</td> <td>失效</td> <td>失效</td> </tr> <tr> <td>gl_FragDepth 写入</td> <td>失效</td> <td>失效</td> <td>失效</td> <td>失效</td> </tr> </tbody> </table> <hr> <h2 id="12-powervr-hsr-imagination">1.2 PowerVR HSR (Imagination)</h2> <h3 id="121-原理">1.2.1 原理</h3> <p>TBDR 架构中，所有几何体先提交到 Tile，HSR 在 PS 执行前对整个 Tile 做可见性解析，只对最终可见像素跑 PS。</p>Nanite: A Deep Divehttps://mr0ptimist.github.io/posts/karis_nanite_siggraph_advances_2021/Mon, 20 Apr 2026 10:00:00 +0800https://mr0ptimist.github.io/posts/karis_nanite_siggraph_advances_2021/<h1 id="nanite-a-deep-dive">Nanite: A Deep Dive</h1> <blockquote> <p><strong>来源</strong>: <a href="https://advances.realtimerendering.com/s2021/Karis_Nanite_SIGGRAPH_Advances_2021_final.pdf">Karis_Nanite_SIGGRAPH_Advances_2021_final</a> — Brian Karis, Rune Stubbe, Graham Wihlidal <strong>会议</strong>: SIGGRAPH 2021 <em>Advances in Real-Time Rendering in Games</em> course <strong>作者主讲</strong>: Brian Karis (Engineering Fellow, Epic Games) <strong>主题</strong>: UE5 全新虚拟几何系统 Nanite 的深度技术解析</p> </blockquote> <hr> <h2 id="目录">目录</h2> <ol> <li><a href="#1-%E6%84%BF%E6%99%AF%E4%B8%8E%E7%8E%B0%E5%AE%9E">愿景与现实</a></li> <li><a href="#2-%E5%8F%AF%E9%80%89%E6%96%B9%E6%A1%88%E7%9A%84%E6%8E%A2%E7%B4%A2">可选方案的探索</a></li> <li><a href="#3-gpu-driven-pipeline">GPU Driven Pipeline</a></li> <li><a href="#4-%E4%B8%89%E8%A7%92%E5%BD%A2-cluster-culling-%E4%B8%8E-occlusion-culling">三角形 Cluster Culling 与 Occlusion Culling</a></li> <li><a href="#5-visibility-buffer-%E4%B8%8E%E5%8F%AF%E8%A7%81%E6%80%A7%E6%9D%90%E8%B4%A8%E8%A7%A3%E8%80%A6">Visibility Buffer 与可见性/材质解耦</a></li> <li><a href="#6-%E6%AC%A1%E7%BA%BF%E6%80%A7%E6%89%A9%E5%B1%95%E4%B8%8E-cluster-%E5%B1%82%E6%AC%A1%E7%BB%93%E6%9E%84">次线性扩展与 Cluster 层次结构</a></li> <li><a href="#7-lod-%E8%A3%82%E7%BC%9D%E9%97%AE%E9%A2%98%E4%B8%8E-dag-%E6%9E%84%E5%BB%BA">LOD 裂缝问题与 DAG 构建</a></li> <li><a href="#8-%E6%9E%84%E5%BB%BA%E6%B5%81%E7%A8%8B%E8%AF%A6%E8%A7%A3build-operations">构建流程详解（Build Operations）</a></li> <li><a href="#9-%E7%AE%80%E5%8C%96%E7%AE%97%E6%B3%95%E4%B8%8E%E8%AF%AF%E5%B7%AE%E5%BA%A6%E9%87%8F">简化算法与误差度量</a></li> <li><a href="#10-%E8%BF%90%E8%A1%8C%E6%97%B6%E8%A7%86%E7%9B%B8%E5%85%B3-lod-%E9%80%89%E6%8B%A9">运行时视相关 LOD 选择</a></li> <li><a href="#11-%E5%B9%B6%E8%A1%8C-lod-%E9%80%89%E6%8B%A9%E4%B8%8E%E5%B1%82%E6%AC%A1%E8%A3%81%E5%89%AA">并行 LOD 选择与层次裁剪</a></li> <li><a href="#12-persistent-threads-%E4%B8%8E%E4%B8%A4-pass-occlusion-culling">Persistent Threads 与两 Pass Occlusion Culling</a></li> <li><a href="#13-%E5%85%89%E6%A0%85%E5%8C%96%E8%BD%AF%E4%BB%B6--%E7%A1%AC%E4%BB%B6%E6%B7%B7%E5%90%88">光栅化（软件 + 硬件混合）</a></li> <li><a href="#14-%E5%B0%8F%E4%B8%89%E8%A7%92%E5%BD%A2%E4%B8%8E%E5%BE%AE%E5%A4%9A%E8%BE%B9%E5%BD%A2%E8%BD%AF%E5%85%89%E6%A0%85%E5%99%A8">小三角形与微多边形软光栅器</a></li> <li><a href="#15-%E5%B0%8F%E5%AE%9E%E4%BE%8Btiny-instances%E4%B8%8E-imposter">小实例（Tiny Instances）与 Imposter</a></li> <li><a href="#16-%E5%BB%B6%E8%BF%9F%E6%9D%90%E8%B4%A8%E6%B1%82%E5%80%BCdeferred-material-evaluation">延迟材质求值（Deferred Material Evaluation）</a></li> <li><a href="#17-%E6%B5%81%E6%B0%B4%E7%BA%BF%E6%80%A7%E8%83%BD%E6%95%B0%E6%8D%AE">流水线性能数据</a></li> <li><a href="#18-%E9%98%B4%E5%BD%B1virtual-shadow-maps">阴影：Virtual Shadow Maps</a></li> <li><a href="#19-streaming%E5%87%A0%E4%BD%95%E6%B5%81%E9%80%81">Streaming（几何流送）</a></li> <li><a href="#20-%E5%8E%8B%E7%BC%A9%E5%86%85%E5%AD%98%E8%A1%A8%E7%A4%BA%E4%B8%8E%E7%A3%81%E7%9B%98%E8%A1%A8%E7%A4%BA">压缩：内存表示与磁盘表示</a></li> <li><a href="#21-%E7%BB%93%E6%9E%9C%E4%B8%8E%E6%9C%AA%E6%9D%A5%E5%B7%A5%E4%BD%9C">结果与未来工作</a></li> <li><a href="#22-%E8%87%B4%E8%B0%A2%E4%B8%8E%E5%8F%82%E8%80%83%E6%96%87%E7%8C%AE">致谢与参考文献</a></li> </ol> <hr> <h2 id="1-愿景与现实">1. 愿景与现实</h2> <h3 id="11-the-dream梦想">1.1 The Dream（梦想）</h3> <p>像 Virtual Texturing 那样<strong>虚拟化几何</strong>：</p>