S3TC

S3TC (S3 Texture Compression)^[1] (также называется DXTn или DirectX Texture Compression — DXTC) — метод сжатия текстур, первоначально разработанный Iourcha и др. из S3 Graphics^[2] для использования в компьютерном графическом ускорителе Savage 3D.

Метод сжатия поразительно похож на ранее опубликованный Color Cell Compression^[3]. 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).^[4]

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

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

Сравнение форматов S3TC

Таблица кодеков.^[5][6]

Идентификатор кодека FOURCC	Сжатие блоков	Описание	Premultiplied Alpha	Степень сжатия	Поддерживаемые текстуры
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).

См. также

• Сжатие текстур
• Текстурный атлас
• Альфа-канал
• 3Dc^[англ.]
• FXT1^[англ.]
• DirectDraw Surface
• PVRTC
• ASTC^[англ.]
• ETC1^[англ.]

Примечания

1. Божко А. Н. Жук Д. М. Маничев В. Б. Компьютерная графика. МГТУ им. Баумана-2007, 418стр.  (неопр.) Дата обращения: 25 июня 2015. Архивировано 26 июня 2015 года.
2. Fixed-rate block-based image compression with inferred pixel values
3. 1990 IEEE Color Cell Compression Paper  (неопр.). Ieeexplore.ieee.org. Дата обращения: 25 января 2012.
4. Сжатие Текстур  (неопр.). Дата обращения: 23 июня 2015. Архивировано 23 июня 2015 года.
5. ISSN:2248-9622 Vol.3,Issue 2,April 2013,pp.1381-1385 3D Graphic Texture Compression And Its Recent Trends.  (неопр.) Дата обращения: 25 июня 2015. Архивировано 24 сентября 2015 года.
6. MSDN. Block Compression Formats Supported in Direct3D 11.  (неопр.) Дата обращения: 25 июня 2015. Архивировано 1 июля 2015 года.

Литература

• Microsoft Developer Network article on Block Compression in Direct3D 10
• Comparison between S3TC and FXT1 texture compression
• О технологии компрессии текстур S3TC
• A fast, SSE2-enabled DXT1/5 compressor by Intel