DDS纹理文件格式

DDS文件格式要追述到S3(Silicon & Software Systems)公司提出的一种纹理压缩格式S3TC(S3 Texture Compression), 其目的是通过对纹理的压缩, 以达到节约系统带宽并提高效能的目的. S3TC就是通过压缩方式, 利用有限的纹理缓存空间来存储更多的纹理, 因为它支持6:1的压缩比例, 所以6M的纹理可以被压缩为1M存放在材质缓存中, 从而在节约了缓存的同时也提高了显示性能. 后来的DXTC和FXT1都是与S3TC类似的技术, 它们分别是微软和3dfx开发的纹理压缩标准, FXT1能提供比S3TC更高的压缩比, 达到8:1, 同时它也在3DFX新版本的Glide中得到支持. DXTC是1999年微软从S3公司取得S3TC的授权后更名而来的, 并在DirectX6中提供了支持, 即使用户的图形硬件不能支持S3TC, DirectX API会自动解码压缩后的纹理贴图. 压缩纹理贴图可以使用高品质的离线压缩器, 不会造成加载程序时有很多延时, 而DDS文件就可以使用DXTC方式压缩或是存储未压缩的像素格式.

  注: S3TC是一种有损压缩方式, 纹理被压缩到每单元4点(不透明纹理或简单透明纹理)或每单元8点(复杂透明纹理), 压缩后的纹理品质保持良好.  DDS(DirectDraw Surface)文件格式是微软为DirectX开发的一种图片格式, 它是可以使用类似S3TC标准提供的一种压缩纹理格式. DDS文件可以有很多不同的格式, 可以含有 Mipmap 或不保存 Mipmap 信息, 可以使用压缩或非压缩的像素格式,  常见的压缩数据方式有 DXTn(DXT1~DXT5), DDS文件的结构见MSDN: DDS File Reference.  DXT1压缩格式

可以提供高达8:1的压缩比例, 它可以支持1 bit 的 Alpha 通道, 每个 4x4 的块可以根据需要有或没有这个透明通道. 不需要 alpha 通道时, 每个块可以有四种颜色(其中两个是插值得到的). 需要 alpha 通道时, 只能有三种颜色, 另一个被保留用来描述是否透明, 因为只有一位 Alpha 信息, 所以只能表示透明或不透明, 因此DXT1的透明其实是一种镂空, 利用网孔达到的透明效果. 我们一般对画面质量要求不高并且不需要透明信息的图片使用这种格式.

  DXT3压缩格式可以提供4:1的压缩比例, 可以支持4 bit 的 Alpha 通道, 主要用于Alpha通道较锐利, 对比强烈的材质, 比如镂空, 以及部分半透材质等.  DXT5压缩格式也可以提供4:1的压缩比例, 支持4 bit 的 Alpha 通道, 保存的上插值Alpha信息. 主要用于Alpha通道比较柔和的材质. 如用作镜面光屏蔽材质等.  至于 DXT2 和 DXT4 压缩格式并不常用, 与 DXT3 和 DXT5 压缩格式很相似, DXT2 与 DXT3 的区别在于 DXT2 使用带有预乘 Alpha 的压缩格式, DXT3 使用无预乘 Alpha 的压缩格式, DXT4 与 DXT5 的区别在于 DXT4 使用带有预乘插补 Alpha 的压缩格式, DXT5 使用插补 Alpha 的压缩格式, 无预乘. 关于压缩信息见MSDN: Textures with Alpha.

DDS文件可以通过 nVidia 公司提供的 Photoshop 插件直接打开编辑和保存, 请可以点此下载. 另一个方法是先在用 Photoshop 编辑图片将图片保存为有 Alpha 通道的 TGA 格式文件, 再使用转换工具生成DDS文件, 转换和查看DDS文件的工具可以安装DXSDK后获得, 也可以使用本站简化版的转换和查看工具, 请 点击此处 打开下载页面.

[转]DXT纹理压缩格式解析

我 们知道游戏中对于3D物体表面细节的表现最重要的还是靠贴图来实现的，那么越是高分辨率越是真彩色的贴图自然表现力也是越强，但是同时带来的问题是所需占 用的内存会成倍的上升，而节省内存这一点在目前的游戏中还是非常非常重要的。 所以各个平台上都在使用纹理压缩的技术，让纹理贴图在内存占用和显示效果能达到一个尽可能的平衡。在DirectX中，使用一种叫做DXT的纹理压缩技 术，目前这种技术被大部分显卡所支持，通过对DXT的了解，我们可以对纹理压缩技术管中窥豹。 DXT是一种DirectDraw表面，它以压缩形式存储图形数据，该表面可以节省大量的系统带宽和内存。即使不直接使用DXT表面渲染，也可以通过 DXT格式创建纹理的方法节省磁盘空间。Direct3D提供了D3DFMT_DXT1 ~ D3DFMT_DXT5共5种压缩纹理格式。其中，D3DFMT_DXT1支持15位RGB和1位alpha图形格式，D3DFMT_DXT2、 D3DFMT_DXT3支持12位RGB和4位alpha，D3DFMT_DXT4、D3DFMT_DXT5则采取了线性插值方式生成alpha。

DXT1
DXT1格式主要适用于不具透明度的贴图或仅具一位Alpha的贴图（非完全透明则即完全不透明），对于完全RGB565格式的贴图，DXT1具有4：1 的压缩比，即平均每个像素颜色占4位，虽然压缩比并不是很好，但是DXT的特性使得它更适合用于实时游戏之中。
DXT1将每4×4个像素块视为一个压缩单位，压缩后的4×4个像素块占用64位，其中有2个16位的RGB颜色和16个2位索引，格式描绘如下图所示：

DXT1中的两个RGB颜色负责表示所在压缩的4×4像素块中颜色的两个极端值，然后通过线性插值我们可以再计算出两个中间颜色值，而16个2位索引则表 明了这4×4个像素块所在像素的颜色值，2位可以表示4种状态，刚好可以完整表示color_0，color_1以及我们通过插值计算出的中间颜色值 color_2和color_3，而对于具有一位Alpha的贴图，则只计算一个中间颜色值，color_3用来表示完全透明。
对于如何判断DXT1格式是表示不透明还是具有1位alpha的贴图，则是通过两个颜色值color_0和color_1来实现的，如果color_0的数值大于color_1则表示贴图是完全不透明的，反之则表示具有一位透明信息。
DXT2、DXT3
DXT2和DXT3可以表示具有更复杂的透明信息的贴图，这两种格式采用的是显式的Alpha表示，我们知道了在DXT1中，我们使用64位数据来描述 4*4的像素块的颜色信息，在DXT2和DXT3中，这部分颜色信息是不变的，而是通过另附加64位数据也就是每个像素4位来表示他们的Alpha透明信 息，而这4位的Alpha的信息通常情况下我们可以采用直接编码的方式来表示即可。
这样每个4×4像素块占用128位也就是8个字，0~3字表示透明信息；4~7表示前面描述的颜色的信息。
DXT2和DXT3的不同之处在于，DXT2中颜色是已经完成了Premultiplied by alpha操作（已完成颜色与alpha的混合，当透明度发生改变时，直接改变整体颜色值，不必再单独复合），DXT3的Alpha信息则是相对独立的， 之所以要区分开了则是为了适应不同的需要，因为有些场合需要独立的Alpha信息。

DXT4、DXT5
DXT4、DXT5也是用于表示具有复杂的透明信息的贴图，与2和3不同的是4和5的Alpha信息是通过线性插值计算所得，类似于DXT1的颜色信息。 同样的，每4×4的像素块的透明信息占用64位，所不同的是，64位中采用了2个8位的alpha值和16个3位的索引值，既然每个像素的索引占3位，那 么可以表示8种不同的透明状态。
在这里插值的方法有两种，一种用于表示具有完全透明和完全不透明的状态，另一种则是仅在给出的极端值alpha_0和alpha_1中进行插值。区分的方 法也是通过比较alpha_0和alpha_1的大小来实现的，如果alpha_0大于alpha_1，则通过插值计算剩下的6个中间alpha值；否 则，只通过插值计算4个中间alpha值，alpha_6直接赋值0，alpha_7直接赋值255。
DXT4和DXT5的区别同DXT2和DXT3的区别相同，DXT4的颜色值是理解为已经完成Premultiplied by alpha操作的。
另外需要注意的是，所有的压缩纹理格式都是2的幂，因为纹理压缩的单位是4×4像素，所以如果贴图的大小位16×2或者8×1这样的比例，系统会同样采用4×4的单位进行压缩，会造成一定的空间浪费，同样的大小会被占用，只是不会参与使用而已。