压缩纹理

在（Cocos2d-X的纹理(1)）一节中，我们讲到了将png、jpg、bmp图片生成Image，将图片的data和type等存入Image，再由Image生成texture，其中jpg等也算是压缩图片。但是这些压缩图片通过GL命令glTexImage2D传入GPU的时候，也需要转换成GPU所认识的format和type，然后传输到GPU，在GPU内存中存为对应的GPU格式。所以这些压缩图片不算压缩纹理，这些图片仅减小了应用程序包，并没有对GPU内存优化带来帮助。

压缩纹理是指在cpu端已经压缩好，并且被GL命令所能识别，传输到GPU端可以直接可以从压缩纹理中进行采样渲染。这样要求压缩纹理具备4个特点：1、解压速度快：使得渲染系统可以直接从压缩纹理中读取数据；2、随机读取：采样的时候是根据纹理坐标去纹理中进行采样，传统压缩技术是使用可变压缩比例，读取某个像素点需要解压很大一部分相关像素，压缩纹理采用固定压缩比例，访问像素是可以根据索引读取一小块内容，精准定位；3、不用太在意压缩质量，使用很高的压缩率，因为以大局为重；4、不用在意编码速度，因为将普通纹理压缩成压缩纹理是在游戏开发中进行。压缩纹理的传输使用GL命令glCompressTexImage2D。

压缩纹理的随机读取的原理是：按照压缩比例将纹理分成多个像素块，对每个像素块进行压缩，每个像素块的像素信息存储在一个像素集合中，对这个像素集合制作一个索引图。采样的时候，将纹理坐标转换为块索引值，以及该像素点在像素块中的偏移，根据块索引值定位到像素块，再在像素块中根据偏移抓取到像素点的信息。像素块的信息还可以根据实际情况进行缓存。

不同的GPU支持不同的压缩纹理格式，Apple公司因为使用PowerVR的GPU，所以对pvr压缩纹理格式百分之百支持，Android手机则对khronos支持的ETC格式比较支持。具体支持的压缩纹理格式，可以通过Cocos2d-X提供的API进行check（底层也是调用了OpenGL ES的API进行GL Extension检查）。在OpenGL ES3.0之后，提供了压缩纹理标准。

PVRTC2开始支持NPOT的纹理，支持2bpp和4bpp和压缩比例，支持Alpha通道。

ETC是一种有损压缩纹理格式，支持4bpp的压缩比例，不支持Alpha通道，针对Alpha通道，可以通过以下2个方式解决：1、将Alpha通道转化为灰度图，关联到原始纹理，使得纹理高度扩大一倍，在fragment shader中多做一次alpha采样即可（在Cocos2d-X需要实现一个自定义的shader），但是有限制，因为纹理高度是有最大值，针对高度在最大值一半以上的纹理不可使用这个办法；2、单独生成一张纹理，利用多重纹理的原理，将两个纹理同时绑定到GL。

纹理缓存管理

虽然压缩纹理已经对游戏进行了优化，但是在游戏过程中使用了大量的纹理，所以我们还需要从纹理的生命周期进行进一步优化。在Cocos2d-X中提出了纹理缓存的概念。纹理缓存的目的是使在当前场景需要使用的纹理保存在内存中，且同一个纹理只需要加载一次（在场景开始的时候进行加载，在（Cocos2d-X的渲染系统(5)）一节中，我们介绍了glTexImage2D用来加载图片，可以采取每帧加载一张的方式，调用的就是TextureCache的addImageAsync函数）。TextureCache是单例。

在通过sprite的create方法（传入参数为一个图片）创建sprite的时候，调用TextureCache的addImage方法，如果该图片已经在TextureCache存在，那么就直接返回对应的texture，如果不存在，就实例化一个Image，再实例化一个TexImage（引用计数为1），将TexImage和图片名称(也可以用自定义值)存储在TextureCache的一个unordered_map成员变量中。然后通过sprite的initWithTexture方法将texture赋值给sprite的成员变量，引用计数为2。如果没有TextureCache，当创建texture的那一帧结束的时候，引用计数减1，在sprite消失的时候，texture引用计数减1，当创建texture的那一帧结束，且所有相关的sprite都消失，texture就消失了。且texture不容易被其他类使用。如果使用TextureCache，那么创建的时候引用计数为1，被元素使用加1，元素消失减1。引用计数为1的时候，说明没有被使用，可以通过removeUnusedTextures的方法删除不用的texture，减少内存。如果确定不用，可以使用removeTexture方法release。removeAllTextures对所有texture进行release。sprite的createWithTexture不会将texture 加入TextureCache

纹理缓存只是提供了这些方法，还需要是开发者在上层通过引用计数来对纹理进行控制。缓存机制用于处理资源的创建、缓存、删除、共享，上层的引用计数机制用来管理多个场景之间资源过度和共享。

比如：在一个场景中，使用TextureCache控制该场景中所有的texture（1、2、3），在场景结束的时候，所有的元素都消失，所有的texture引用计数都为1，如果使用removeAllTextures，那么所有的texture都被删除，假如下一个场景，还会用到（2、3、4）的texture，那么就造成浪费。可以引入了上层引用计数机制。在进入一个场景的时候，对这个场景中所用到的资源引用计数加1，对上一个场景用到的资源引用计数减1，删除引用计数为0的资源，将引用计数为1的资源进行加载。大的游戏不可能在场景开始的时候加载所有资源，那么就要根据游戏的进度进行逐步加载。

纹理恢复机制

VolatileTextureMgr记录应用程序正在使用的纹理信息，包括路径、数据等纹理信息，如果游戏重启等，OpenGL ES context被重新创建，可以通过VolatileTextureMgr进行纹理恢复。VolatileTextureMgr会占用一些内存。

纹理所占内存大小

比如100*100的图片，格式为RGBA8888，那么占得内存大小为100*100*32/8=4W byte。需要考虑多级纹理。

更好的优化纹理，需要硬件层面进行提升（加载、内存、特殊压缩纹理格式的支持），软件方面（提前加载纹理、减少不用纹理的内存占用、将小纹理合并成大纹理以减少绘制次数、使用多级纹理、使用多重纹理减少绘制次数、使用alpha预乘），资源方面（使用适当的纹理格式、使用压缩纹理、设置正确的defalutAlphaPixelFormat）