S3TC

S3TC (S3 Texture Compression) (также называется DXTn или DirectX Texture Compression — DXTC) — метод сжатия текстур DirectX*, первоначально разработанный Iourcha и др. из S3 Graphics, Ltd для использования в компьютерном графическом ускорителе Savage 3D. Метод сжатия поразительно похож на ранее опубликованный Color Cell Compression. DXTC — это формат сжатия текстур с потерями, с фиксированным размером выходных данных. Благодаря алгоритму сжатия, формат S3TC стал широко использованным форматом сжатия текстур для трехмерной компьютерной графики с аппаратным ускорением. После интеграции S3TC в состав Microsoft DirectX 6.0 и OpenGL* 1.3 этот формат сжатия получил исключительно широкое распространение. Существует не менее 5 разновидностей формата S3TC (от DXT1 до DXT5 включительно).

Кодеки

DXT1

Формат DXT1 из всех разновидностей S3TC обеспечивает самое сильное сжатие: каждый блок из 16 пикселей преобразуется в 64 бита. Также используются два различных 16-битных значения цветов RGB (5:8:5) и 2-битная таблица подстановок 4х4. DXT1 не поддерживает альфа-каналы.

DXT3

При использовании формата DXT3 каждый блок из 16 пикселей преобразуется в 128 бит: 64 бита данных альфа-канала и 64 бита данных цвета. Формат DXT3 подходит для изображений и текстур с резким изменением альфа-канала, то есть прозрачности.

DXT5

При использовании формата DXT5 каждый блок из 16 пикселей преобразуется в 128 бит: 64 бита данных альфа-канала и 64 бита данных цвета. Формат DXT5 подходит для изображений и текстур с плавным, постепенным изменением альфа-канала.

Если $\alpha _{0}>\alpha _{1}$, то шесть других альфа значения вычисляются таким образом, что $\alpha _{2}={{6\alpha _{0}+1\alpha _{1}} \over 7}$, $\alpha _{3}={{5\alpha _{0}+2\alpha _{1}} \over 7}$, $\alpha _{4}={{4\alpha _{0}+3\alpha _{1}} \over 7}$, $\alpha _{5}={{3\alpha _{0}+4\alpha _{1}} \over 7}$, $\alpha _{6}={{2\alpha _{0}+5\alpha _{1}} \over 7}$, and $\alpha _{7}={{1\alpha _{0}+6\alpha _{1}} \over 7}$.

В противном случае, если $\alpha _{0}\leq \alpha _{1}$, четыре альфа значения рассчитываются таким образом, что $\alpha _{2}={{4\alpha _{0}+1\alpha _{1}} \over 5}$, $\alpha _{3}={{3\alpha _{0}+2\alpha _{1}} \over 5}$, $\alpha _{4}={{2\alpha _{0}+3\alpha _{1}} \over 5}$, and $\alpha _{5}={{1\alpha _{0}+4\alpha _{1}} \over 5}$ with $\alpha _{6}=0$ and $\alpha _{7}=255$.

Сравнение форматов S3TC

Таблица кодеков.

Идентификатор кодека FOURCC	Block Compression	Описание	Поддержка альфа канала	Степень сжатия	Texture Type
DXT1	BC1	1-bit Alpha / Opaque	N/A	6:1(for 24 bit source image)	Simple non-alpha
DXT2	BC2	Explicit alpha	Yes	4:1	Sharp alpha
DXT3	BC2	Explicit alpha	No	4:1	Sharp alpha
DXT4	BC3	Interpolated alpha	Yes	4:1	Gradient alpha
DXT5	BC3	Interpolated alpha	No	4:1	Gradient alpha

Преимущества:

• Размер файлов существенно меньше по сравнению с PNG.
• Неплохое качество, мало наложений (артефакты не слишком заметны).
• Высокая скорость компрессии/декомпрессии изображений.
• Аппаратное ускорение обработки графическими процессорами реализовано в огромном количестве видеоадаптеров. Аппаратная поддержка применяется практически повсеместно на настольных ПК и постепенно охватывает устройства на базе Android.

Недостатки:

• Качество ниже, чем при использовании PNG (поскольку формат S3TC предусматривает сжатие с потерями).
• Поддерживается не всеми устройствами на базе Android.

Программные средства для сжатия

DirectX Texture Tool from DirectX (included in the DX SDK)

Доступ к данным текстур

В большинстве форматов сжатия текстур существует заголовок, который находится в файле перед данными. В заголовке обычно содержатся сведения о формате сжатия текстур, высота, ширина и глубина текстуры, размер данных, внутренний формат и прочие свойства файла.

См. также

• Сжатие текстур
• Текстурный атлас
• Альфа-канал
• 3Dc
• FXT1
• DirectDraw Surface
• PVRTC
• ASTC
• ETC1

Литература

• Microsoft Developer Network article on Block Compression in Direct3D 10
• NVIDIA Texture Tools
• AMD GPU Tools
• squish, an MIT-licensed S3TC compressor. The site also contains an article giving an introduction to compression algorithms.
• libtxc_dxtn, a BSD licensed module for Mesa
• Comparison between S3TC and FXT1 texture compression
• The Truth about S3TC Note: This article used an early S3TC compression engine, not nVidia’s or ATI’s updated codecs.
• Texture compression survey
• О технологии компрессии текстур S3TC
• crunch, a ZLIB-licensed DXT1/5/N command line tool and compression library with a highly compressed intermediate format.
• A fast, SSE2-enabled DXT1/5 compressor by Intel