BC6H 格式

BC6H 格式是一种纹理压缩格式，旨在支持源数据中的高动态范围（HDR）颜色空间。

• 关于 BC6H/DXGI_FORMAT_BC6H
• BC6H 实现
• 解码 BC6H 格式
• BC6H 压缩终结点格式
• 终结点值的 签名扩展
• 终结点值的转换反转
• 颜色终结点的未量化
• 相关主题

关于 BC6H/DXGI_FORMAT_BC6H

BC6H 格式为使用三个 HDR 颜色通道的图像提供高质量的压缩，每个颜色通道的 16 位值（16：16：16）。 不支持 alpha 通道。

BC6H 由以下DXGI_FORMAT枚举值指定：

• DXGI_FORMAT_BC6H_TYPELESS。
• DXGI_FORMAT_BC6H_UF16。 此 BC6H 格式不使用 16 位浮点颜色通道值的登录位。
• DXGI_FORMAT_BC6H_SF16。此 BC6H 格式使用 16 位浮点颜色通道值的登录位。

BC6H 格式可用于 Texture2D（包括数组）、Texture3D 或 TextureCube（包括数组）纹理资源。 同样，此格式适用于与这些资源关联的任何 MIP 映射图面。

BC6H 使用固定块大小 16 字节（128 位），固定磁贴大小为 4x4 纹素。 与以前的 BC 格式一样，大于支持的磁贴大小（4x4）的纹理图像使用多个块进行压缩。 此寻址标识也适用于三维图像、MIP 地图、多维数据集地图和纹理数组。 所有图像磁贴的格式必须相同。

有关 BC6H 格式的一些重要说明：

• BC6H 支持浮点非规范化，但不支持 INF（无穷大）和 NaN（而不是数字）。 例外情况是 BC6H（DXGI_FORMAT_BC6H_SF16）的有符号模式，它支持 -INF（负无穷大）。 请注意，此对 -INF 的支持只是格式本身的项目，此格式的编码器并不特别支持。 通常，当编码器遇到 INF（正或负）或 NaN 输入数据时，它们应\ 将该数据转换为允许的最大非 INF 表示值，并将 NaN 映射到压缩前的 0。
• BC6H 不支持 alpha 通道。
• BC6H 解码器在执行纹理筛选之前执行解压缩。
• BC6H 解压缩必须准确;也就是说，硬件必须返回与本文档中所述的解码器相同的结果。

BC6H 实现

BC6H 块由模式位、压缩终结点、压缩索引和可选分区索引组成。 此格式指定 14 种不同的模式。

终结点颜色存储为 RGB 三重。 BC6H 在多个定义的颜色终结点的大致线条上定义颜色调色板。 此外，根据模式，磁贴可以分为两个区域或被视为单个区域，其中两个区域磁贴为每个区域提供一组单独的颜色终结点。 BC6H 为每个纹素存储一个调色板索引。

在两个区域的情况下，有 32 个可能的分区。

解码 BC6H 格式

下面的伪代码显示了在给定 16 字节 BC6H 块的情况下解压缩像素（x，y）的步骤。

decompress_bc6h(x, y, block)
{
    mode = extract_mode(block);
    endpoints;
    index;
    
    if(mode.type == ONE)
    {
        endpoints = extract_compressed_endpoints(mode, block);
        index = extract_index_ONE(x, y, block);
    }
    else //mode.type == TWO
    {
        partition = extract_partition(block);
        region = get_region(partition, x, y);
        endpoints = extract_compressed_endpoints(mode, region, block);
        index = extract_index_TWO(x, y, partition, block);
    }
    
    unquantize(endpoints);
    color = interpolate(index, endpoints);
    finish_unquantize(color);
}

下表包含 BC6H 块的 14 种可能格式中的每一种的位计数和值。

此表中的每种格式都可以由模式位唯一标识。 前十种模式用于两个区域磁贴，模式位字段可以是两位或五位长。 这些块还具有压缩颜色终结点（72 或 75 位）、分区（5 位）和分区索引（46 位）的字段。

对于压缩的颜色终结点，上表中的值记下存储的 RGB 终结点的精度，以及用于每个颜色值的位数。 例如，模式 3 指定颜色终结点精度级别为 11，以及用于存储已转换终结点的增量值（分别为 5、4 和 4）。 模式 10 不使用增量压缩，而是显式存储所有四个颜色终结点。

最后四种块模式用于一个区域磁贴，其中模式字段为 5 位。 这些块具有终结点（60 位）和压缩索引（63 位）的字段。 模式 11（如模式 10）不使用增量压缩，而是显式存储两个颜色终结点。

保留模式 10011、10111、11011 和 11111（未显示）。 请勿在编码器中使用这些值。 如果硬件是通过其中一种指定的模式传递的块，则生成的解压缩块必须包含除 alpha 通道以外的所有通道中的所有零。

对于 BC6H，无论模式如何，alpha 通道都必须始终返回 1.0。

BC6H 分区集

两个区域磁贴有 32 个可能的分区集，下表中定义了这些分区集。 每个 4x4 块表示单个形状。

表

在此分区集表中，加粗和带下划线的条目是子集 1 的修复索引的位置（用一个较少的位指定）。 子集 0 的修复索引始终为索引 0，因为分区始终排列，以便索引 0 始终位于子集 0 中。 分区顺序从左上到右下，从左到右移动，然后从上到下。

BC6H 压缩终结点格式

位字段

此表显示压缩终结点的位字段作为终结点格式的函数，每个列都指定一个编码，每行指定一个位字段。 此方法对于两个区域磁贴最多需要 82 位，一个区域磁贴需要 65 位。 例如，上面一个区域 [16 4] 编码的前 5 位（特别是最右边的列）是位 m[4：0]，接下来的 10 位是位 rw[9：0]，等等，最后 6 位包含 bw[10：15]。

上表中的字段名称定义如下：

Endpt[i]，其中 i 为 0 或 1，分别引用第 0 组或第 1 组终结点。

终结点值的签名扩展

对于两个区域磁贴，可以对四个终结点值进行签名扩展。 Endpt[0]。仅当格式为有符号格式时，才对 A 进行签名;仅当终结点已转换或格式为有符号格式时，才会对其他终结点进行签名。 下面的代码演示了用于扩展两个区域终结点值的符号的算法。

static void sign_extend_two_region(Pattern &p, IntEndpts endpts[NREGIONS_TWO])
{
    for (int i=0; i<NCHANNELS; ++i)
    {
      if (BC6H::FORMAT == SIGNED_F16)
        endpts[0].A[i] = SIGN_EXTEND(endpts[0].A[i], p.chan[i].prec);
      if (p.transformed || BC6H::FORMAT == SIGNED_F16)
      {
        endpts[0].B[i] = SIGN_EXTEND(endpts[0].B[i], p.chan[i].delta[0]);
        endpts[1].A[i] = SIGN_EXTEND(endpts[1].A[i], p.chan[i].delta[1]);
        endpts[1].B[i] = SIGN_EXTEND(endpts[1].B[i], p.chan[i].delta[2]);
      }
    }
}

对于单区域磁贴，行为相同，仅删除 endpt[1]。

static void sign_extend_one_region(Pattern &p, IntEndpts endpts[NREGIONS_ONE])
{
    for (int i=0; i<NCHANNELS; ++i)
    {
    if (BC6H::FORMAT == SIGNED_F16)
        endpts[0].A[i] = SIGN_EXTEND(endpts[0].A[i], p.chan[i].prec);
    if (p.transformed || BC6H::FORMAT == SIGNED_F16) 
        endpts[0].B[i] = SIGN_EXTEND(endpts[0].B[i], p.chan[i].delta[0]);
    }
}

转换终结点值的反转

对于双区域磁贴，转换应用差异编码的反函数，在 endpt[0] 中添加基值。其他三个条目的 A 到总共 9 个添加作。 在下图中，基值表示为“A0”，并且具有最高的浮点精度。 “A1”、“B0”和“B1”都是从定位点值计算得出的增量值，这些增量值以较低的精度表示。 （A0 对应于 endpt[0]。A，B0 对应于 endpt[0]。B、A1 对应于 endpt[1]。A 和 B1 对应于 endpt[1].B.）

计算

对于单区域磁贴，只有一个增量偏移量，因此只有 3 个添加作。

解压缩程序必须确保反向转换的结果不会溢出 endpt[0].a 的精度。 对于溢出，由反向转换生成的值必须包装在同一个位数内。 如果 A0 的精度为“p”位，则转换算法为：

B0 = (B0 + A0) & ((1 << p) - 1)

对于有符号格式，增量计算的结果也必须进行扩展。 如果符号扩展作考虑扩展这两个符号，其中 0 为正，1 为负，则符号扩展 0 负责上述固定。 等效地，在上面的固定之后，只需将值 1（负数）进行签名扩展。

颜色终结点的未量化

给定未压缩的终结点，下一步是执行颜色终结点的初始未量化。 这涉及三个步骤：

• 调色板的取消量化
• 调色板的内插
• 非量化最终化

将非量子化过程分为两个部分（内插前的调色板未量化和内插后最终的未量化）可减少在调色板内插之前与完全无量子化过程相比所需的乘法作数。

下面的代码演示了检索原始 16 位颜色值的估计过程，然后使用提供的权重值向调色板添加 6 个其他颜色值。 在每个通道上执行相同的作。

int aWeight3[] = {0, 9, 18, 27, 37, 46, 55, 64};
int aWeight4[] = {0, 4, 9, 13, 17, 21, 26, 30, 34, 38, 43, 47, 51, 55, 60, 64};

// c1, c2: endpoints of a component
void generate_palette_unquantized(UINT8 uNumIndices, int c1, int c2, int prec, UINT16 palette[NINDICES])
{
    int* aWeights;
    if(uNumIndices == 8)
        aWeights = aWeight3;
    else  // uNumIndices == 16
        aWeights = aWeight4;

    int a = unquantize(c1, prec); 
    int b = unquantize(c2, prec);

    // interpolate
    for(int i = 0; i < uNumIndices; ++i)
        palette[i] = finish_unquantize((a * (64 - aWeights[i]) + b * aWeights[i] + 32) >> 6);
}

下一个代码示例演示了内插过程，并进行了以下观察：

• 由于 未量化 函数（以下）的完整颜色值范围从 -32768 到 65535，因此内插器是使用 17 位带符号算术实现的。
• 内插后，这些值将传递到 finish_unquantize 函数（在本部分中的第三个示例中所述），该函数应用最终缩放。
• 所有硬件解压缩器都需要使用这些函数返回位准确结果。

int unquantize(int comp, int uBitsPerComp)
{
    int unq, s = 0;
    switch(BC6H::FORMAT)
    {
    case UNSIGNED_F16:
        if(uBitsPerComp >= 15)
            unq = comp;
        else if(comp == 0)
            unq = 0;
        else if(comp == ((1 << uBitsPerComp) - 1))
            unq = 0xFFFF;
        else
            unq = ((comp << 16) + 0x8000) >> uBitsPerComp;
        break;

    case SIGNED_F16:
        if(uBitsPerComp >= 16)
            unq = comp;
        else
        {
            if(comp < 0)
            {
                s = 1;
                comp = -comp;
            }

            if(comp == 0)
                unq = 0;
            else if(comp >= ((1 << (uBitsPerComp - 1)) - 1))
                unq = 0x7FFF;
            else
                unq = ((comp << 15) + 0x4000) >> (uBitsPerComp-1);

            if(s)
                unq = -unq;
        }
        break;
    }
    return unq;
}

调色板内插后调用 finish_unquantize。 取消量化 函数将已签名的缩放推迟 31/32,31/64 用于未签名。 完成调色板内插后，必须将最终值获取到有效的半范围（-0x7BFF ~ 0x7BFF），以减少必要的乘数。 finish_unquantize 应用最终缩放，并返回 未签名的短 值，该值将被重新解释为 半。

unsigned short finish_unquantize(int comp)
{
    if(BC6H::FORMAT == UNSIGNED_F16)
    {
        comp = (comp * 31) >> 6;                                         // scale the magnitude by 31/64
        return (unsigned short) comp;
    }
    else // (BC6H::FORMAT == SIGNED_F16)
    {
        comp = (comp < 0) ? -(((-comp) * 31) >> 5) : (comp * 31) >> 5;   // scale the magnitude by 31/32
        int s = 0;
        if(comp < 0)
        {
            s = 0x8000;
            comp = -comp;
        }
        return (unsigned short) (s | comp);
    }
}

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