一、ASTC紋理壓縮格式介紹

ASTC是在OpenGL ES3.0出現(xiàn)后在2012年中產(chǎn)生的一種業(yè)界領(lǐng)先的紋理壓縮格式，它的壓縮分塊從4x4到12x12最終可以壓縮到每個像素占用1bit以下，壓縮比例有多種可選。ASTC格式支持RGBA，且適用于2的冪次方長寬等比尺寸和無尺寸要求的NPOT（非2的冪次方）紋理。

以ASTC 4x4 block壓縮格式為例，每個像素占用1字節(jié)，8bits。一張1024*1024大小的貼圖壓縮后的大小為1M。

ASTC在壓縮質(zhì)量和容量上有很大的優(yōu)勢。

文檔中有詳細(xì)的測試數(shù)據(jù)：

http://developer.nvidia.com/astc-texture-compression-for-game-assets

二、適配機(jī)型

1、iOS

蘋果從A8處理器開始支持 ASTC，iPhone6及iPad mini 4以上iOS設(shè)備支持，2014年的iPhone 5s及iPad mini 3以前的設(shè)備不支持。

2、安卓

安卓主流壓縮格式正在從ETC2轉(zhuǎn)向ASTC。

Unity官方對安卓ASTC格式支持的說明：

https://docs.unity3d.com/Manual/class-TextureImporterOverride.html

官方文檔中提到GPU對ASTC的支持情況：所有支持OpenGL ES 3.1和部分支持OpenGL ES 3.0的GPU。

鑒于OpenGL ES 3.0 GPU的不確定性，我們對一些當(dāng)前用戶占比較高的低配機(jī)型進(jìn)行了ASTC格式兼容性測試，并補(bǔ)充了一些占比低的GPU型號Mali-G71、Adreno 306、Adreno 308、Adreno 405做測試（測試時間2020.5.21）：

市面上大部分機(jī)型都支持OpenGL ES 3.1以上，少數(shù)GPU配置較低的機(jī)型支持OpenGL ES 3.0但不支持ASTC壓縮格式，在2020年4月統(tǒng)計(jì)的市面占比不到1.5%，從個人角度看ASTC壓縮格式是可以普及使用的。

補(bǔ)充：Unity官方文檔2018.4版本中有介紹對ASTC壓縮格式的支持：https://docs.unity3d.com/2018.4/Documentation/Manual/class-TextureImporterOverride.html

Texture Compression ASTC Platform Support：tvOS (all), iOS (A8), Android (PowerVR 6XT, Mali T600 series, Adreno 400 series, Tegra K1)

三、壓縮比率的選擇

前文我們了解了不同的ASTC格式的Bits Per Pixel（在本文中翻譯為像素占用），為了更直觀的感受，使用一張容易產(chǎn)生壓縮失真的貼圖進(jìn)行示例。

1、ASTC與ETC2格式的壓縮結(jié)果與容量對比

從上圖可以看出，一張512x512尺寸的貼圖（不帶Alpha通道，開啟Mipmap）的容量為1MB，壓縮為ETC2 4 bits后容量為170.7KB，有明顯失真，壓縮為ASTC 6x6后容量為154.7KB，無明顯失真，ASTC 6x6的容量小于ETC2 4 bits，壓縮質(zhì)量高于ETC2 4 bits。

從上圖可以看出，壓縮為ASTC 8x8后容量為85.4KB，容量約為ETC2 4 bits的50%，壓縮質(zhì)量高于ETC2 4 bits。

2、無Alpha通道，RGB 24 位/像素的壓縮比率選擇

從上圖可以看出，一張512x512尺寸的貼圖（不帶Alpha通道），壓縮為ASTC 6x6、ASTC 8x8、ASTC10x10后均無明顯失真，壓縮為ASTC 8x8后容量與ASTC 6x6相比減小了約44.8%，壓縮為ASTC10x10后容量與ASTC 8x8相比減小了約33.7%。

以法線貼圖舉例：

從上圖可以看出，一張512x512尺寸的法線貼圖，壓縮為ASTC 4x4無明顯失真，壓縮為ASTC 5x5肉眼可見失真，壓縮為ASTC6x6后明顯失真。

以面部貼圖舉例：

從上圖可以看出，壓縮為ASTC 6x6無明顯失真，壓縮為ASTC 8x8后肉眼可見失真。

結(jié)論：無Alpha通道的貼圖建議壓縮格式為ASTC 8x8。如果貼圖為法線貼圖，建議壓縮格式為ASTC 5x5。有更高要求的貼圖（比如面部、場景地面），可以設(shè)置壓縮格式為ASTC 6x6，法線貼圖為ASTC 4x4。

結(jié)論與NV文檔數(shù)據(jù)對比：

唯一有出入的地方是普通貼圖的壓縮選擇ASTC 6x6還是ASTC 8x8，從個人角度，8x8的推薦指數(shù)應(yīng)該為0。

3、帶Alpha通道，RGBA 32 位/像素的壓縮比率選擇

從上圖可以看出，壓縮為ASTC 5x5肉眼可見失真，壓縮為ASTC 6x6后有明顯失真，壓縮為ASTC 5x5后容量與ASTC 4x4相比減小了約34.9%。在同一壓縮格式下，帶Alpha通道比不帶Alpha通道的壓縮質(zhì)量下降明顯。

結(jié)論：有Alpha通道的貼圖建議壓縮格式為ASTC 5x5。有更高要求的貼圖（比如特效、UI），可以設(shè)置壓縮格式為ASTC 4x4。

結(jié)論與NV文檔數(shù)據(jù)對比一致：

4、有無Alpha通道對壓縮的影響

在同一壓縮格式下，貼圖容量不變，有無Alpha通道對壓縮結(jié)果有很大影響，帶Alpha通道的貼圖壓縮質(zhì)量下降。

從上圖可以看出，對于帶Alpha通道的32位圖和不帶Alpha通道的24位圖，選擇同一壓縮格式時，壓縮結(jié)果有很大差異。

5、其他問題

1）對Shader帶來的影響

默認(rèn)貼圖是"black"時，如果貼圖缺省，默認(rèn)值是(0,0,0,0)，A通道讀取出來是0，使用RGB ETC2 4bits格式時，A通道讀取出來是0，使用ASTC格式時，A通道讀取出來是1。這里要注意Shader默認(rèn)值的考慮。

2）JPEG格式已經(jīng)是有損格式，在JPEG丟失的精度與ASTC壓縮無關(guān)。

3）關(guān)于貼圖尺寸。

壓縮格式支持非2的冪次方時，只要硬件支持該壓縮格式，就可以使用NPOT紋理。但是，2的冪次方紋理比其他尺寸更優(yōu)，這里有復(fù)雜的圖形學(xué)因素。

參考文章：https://www.zhihu.com/question/376921536/answer/1063272336

簡單的理解，貼圖在GPU中是以塊為單位存儲的，為了盡可能節(jié)省內(nèi)存和帶寬，壓縮格式對貼圖也是分塊存儲的。在遞歸或循環(huán)時，如果一個數(shù)是2的冪次方，可以被2整除，而且商也是2的冪次方。OpenGL API支持非2的冪次方，是因?yàn)榭紤]到易用性隱藏了細(xì)節(jié)，在內(nèi)部處理了一些必要的拉伸或填充操作。所以，在無特殊要求時，盡量使用POT紋理，并且制作時盡量按照實(shí)際應(yīng)用尺寸來制作，避免一些高精度壓縮到低精度使用的情況。

4）無論貼圖本身是否帶Alpha信息，ASTC壓縮的不同設(shè)置直接決定壓縮大小?？刂瀑N圖資源的包體大小，依賴于ASTC壓縮格式的規(guī)范是否合理，畢竟壓縮為ASTC 8x8后容量與ASTC 6x6相比減小了約44.8%（85.4KB vs 154.7KB），壓縮為ASTC 8x8后容量與ASTC 4x4相比減小了約300%（85.4KB vs 341.4KB）。而我們通常檢查Alpha通道是否為空，可以幫助我們判斷Alpha的信息是否冗余，是否應(yīng)該設(shè)置更低的壓縮精度。

5）ASTC壓縮的算法比較智能，它會為變化更大的通道RGB或者A分配更高的權(quán)重，而且對于單色圖，RGB通道內(nèi)容一樣時，使用較低的像素占用就可以達(dá)到很好的效果。對于單色圖完全沒有必要使用R8壓縮格式，而是應(yīng)該將RGB通道填充一樣的信息，選擇ASTC較低的像素占比，如ASTC8x8。

6）在項(xiàng)目實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，對于法線貼圖，ETC2 4bits的壓縮效果比ASTC 5x5好，對于帶透明通道的貼圖，存在ETC2 8 Bits比ASTC 4x4更優(yōu)的情況，之前在測試中漏掉了對比，還需要進(jìn)一步對比，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。