【URP】Unity[纹理压缩]算法多平台对比

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纹理压缩技术发展节点

• ‌早期阶段 2000年代初‌
  • DXT/S3TC成为PC和主机平台主流，采用4×4像素块压缩，但移动端支持有限。
  • PVRTC（2008年）专为PowerVR GPU设计，要求纹理尺寸为2的幂次方且宽高相等，成为iOS早期标准。
• ‌移动平台标准化 2012-2014年‌
  • ETC1（2012年）成为Android基础格式，但缺乏透明通道支持。
  • ETC2（OpenGL ES 3.0强制支持）扩展了RGBA和sRGB支持，2013年后中高端Android设备普及。
  • ASTC（2012年推出）由ARM开发，支持灵活分块（4x4至12x12）和NPOT纹理，2014年后A8/iPhone 6及以上设备支持。
• ‌现代统一化趋势 2020年后‌
  • ASTC逐渐成为Android/iOS首选，压缩比和质量优于ETC2/PVRTC。
  • Unity Crunched压缩（如ETC2+二次压缩）用于进一步减少纹理体积。

ASTC（Adaptive Scalable Texture Compression）‌

实现原理

• ‌分块压缩‌：将纹理划分为4×4至12×12像素的块（Block），每个块独立压缩为128位固定大小‌。
• ‌颜色插值‌：每个块存储2个端点颜色（RGB或RGBA）和权重网格（Weight Grid），通过插值计算中间颜色值‌。
• ‌动态分区‌：根据颜色分布自动选择最优分区方式（如4×4块可拆分为2×2子块），平衡压缩比与质量‌。

示例

• ‌ASTC 4×4 RGBA‌：
  • 原始数据：4×4=16像素×32位（RGBA）= 512位
  • 压缩后：128位（8:1压缩比）
  • 解码时，通过端点颜色和权重插值还原每个像素的RGBA值‌。

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ETC2（Ericsson Texture Compression 2）‌

实现原理

• ‌4×4块压缩‌：每个块分为两个2×4子块，子块间通过1位标记选择横/竖分割方式‌。
• ‌颜色模式‌：
  • ‌Individual模式‌：子块独立存储RGB444颜色（高对比度区域）‌。
  • ‌Differential模式‌：子块存储RGB555基色+RGB333偏移量（低对比度区域）‌。
• ‌透明通道‌：通过额外64位数据存储Alpha值（ETC2+Alpha）‌。

示例

• ‌ETC2 RGB‌：
  • 原始数据：4×4=16像素×24位（RGB）= 384位
  • 压缩后：64位（6:1压缩比）
  • 解码时，根据子块模式选择基色+偏移量计算最终颜色‌。

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PVRTC（PowerVR Texture Compression）‌

实现原理

• ‌双通道压缩‌：仅压缩RGB通道，Alpha通道单独处理（PVRTC2支持RGBA）‌。
• ‌颜色索引‌：每个4×4块存储2个主色（RGB565）和64位颜色索引表，通过插值生成中间颜色‌。
• ‌固定尺寸‌：仅支持2的幂次方纹理（如256×256）‌。

示例

• ‌PVRTC4‌：
  • 原始数据：4×4=16像素×24位（RGB）= 384位
  • 压缩后：64位（6:1压缩比）
  • 解码时，通过主色和索引表插值还原颜色，但透明通道需额外处理‌。

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DXT（DirectX Texture Compression）‌

实现原理

• ‌DXT1‌：
  • 4×4块存储2个RGB565颜色和16位插值索引（无Alpha）‌。
• ‌DXT5‌：
  • 4×4块存储2个RGB565颜色+2个8位Alpha极值+16位Alpha插值索引‌。
• ‌块状伪影‌：高对比度区域易出现色带（如渐变纹理）‌。

示例

• ‌DXT1 RGB‌：
  • 原始数据：4×4=16像素×24位（RGB）= 384位
  • 压缩后：64位（6:1压缩比）
  • 解码时，通过端点颜色和插值索引计算中间颜色‌。

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压缩方式对比

‌格式‌	‌压缩比‌	‌透明支持‌	‌适用平台‌	‌典型问题‌
‌ASTC‌	4:1~12:1	是	iOS(A8+)/Android(ES3.1)	低端设备兼容性差‌
‌ETC2‌	6:1	是（需扩展）	Android(ES3.0+)	高对比度区域色带明显‌
‌PVRTC‌	4:1~6:1	是（PVRTC2）	iOS	强制2的幂次方尺寸‌
‌DXT‌	4:1~6:1	是（DXT5）	PC/主机	移动端不支持‌

多平台压缩方案对比

‌格式‌	‌支持平台‌	‌压缩比‌	‌优势‌	‌劣势‌
‌ASTC‌	iOS(A8+)、Android(ES3.1+)	4x4块=8bit/像素	高灵活性，支持NPOT和透明通道4	低端Android设备可能不兼容
‌ETC2‌	Android(ES3.0+)	8bit/像素	广泛兼容，支持透明通道2	压缩质量低于ASTC，块状伪影明显
‌PVRTC‌	iOS(全系列)	4bit/像素	苹果硬件原生优化1	强制2的幂次方尺寸，透明通道效果差
‌DXT‌	PC/主机	4-8bit/像素	DirectX高效解码2	移动端不支持，高细节纹理易失真

URP中各平台推荐方案与问题

‌iOS平台‌

• ‌首选ASTC 4x4‌：平衡质量与性能，但需放弃iPhone 5s等旧设备。
• ‌备选PVRTC4‌：兼容性最佳，但渐变和透明区域易出现色带。

‌Android平台‌

• ‌高端设备ASTC‌：需检测OpenGL ES 3.1支持，否则回退ETC2。
• ‌ETC2通用方案‌：可通过分离Alpha通道（ETC1+Alpha图）优化透明纹理，增加复杂度。

‌特殊情况处理‌

• ‌高保真需求‌：使用RGBA32无压缩，但内存占用激增（如1024x1024纹理达16MB）。
• ‌渐变纹理‌：RGBA16结合Dithering抖动处理，减少色阶断裂。

性能优化建议

• ‌平台检测‌：通过SystemInfo.SupportsTextureFormat动态选择压缩格式。
• ‌分级压缩‌：根据纹理用途（UI/场景）采用不同压缩级别，UI优先ASTC/ETC2，背景可用PVRTC。
• ‌冗余检查‌：避免AssetBundle重复打包纹理导致内存翻倍

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