0. Ericsson 壓縮算法官方 GitHub
1. 基本思想
ETC 壓縮算法的基本思想
將圖片分成 4x4 的若干個(gè)像素塊嗅骄，每個(gè)像素塊按照一定規(guī)則編碼成為一個(gè) 64 位(8字節(jié))的數(shù)據(jù)戏自，大概的想法是計(jì)算像素塊的平均顏色辣之，然后記錄這個(gè)平均顏色和每個(gè)像素相對(duì)平均顏色的差值徒像，平均顏色只耗費(fèi)了一個(gè)像素的數(shù)據(jù)轮纫，而差值也并不記錄完全真實(shí)的差值，而是從一個(gè)固定的靜態(tài)數(shù)據(jù)中找到最接近的差值（RGB三個(gè)通道差值一樣）舷蟀，每個(gè)像素只需要記錄其差值在靜態(tài)數(shù)據(jù)中的索引即可冒版。壓縮比
對(duì)于 RGB24 圖片，每個(gè)塊的數(shù)據(jù)由 4x4x3 = 48字節(jié)歌殃，壓縮為 8字節(jié)乔妈，壓縮比為 6:1，針對(duì)Alpha圖片氓皱，由4x4x1 = 16字節(jié) 壓縮為 8 字節(jié)路召，所以勃刨，對(duì)于普通的 RGBA 分離為 RGB24 和 Alpha 之后分別進(jìn)行 ETC1 壓縮的圖片，整體壓縮比為 (48 + 16) : (8 + 8) = 4:1文件頭數(shù)據(jù)
除了編碼后的數(shù)據(jù)塊之外股淡，還會(huì)存儲(chǔ)一部分文件頭數(shù)據(jù)身隐，用來表示文件的特征碼、寬高等
2. 像素塊編碼思想
如何將一個(gè) 4x4 的像素塊編碼為 64 位數(shù)據(jù)呢?
- 將 4x4 的像素塊分為兩個(gè) 4x2 的子塊唯灵，有水平和豎直兩種分法贾铝。使用 1位數(shù)據(jù)flipbit來表示是哪一種分法，還剩下 63 位數(shù)據(jù)
flipbit表示子塊分法
分別計(jì)算兩個(gè)分塊中 8 個(gè)像素顏色的平均值埠帕，根據(jù)兩個(gè)塊顏色平均值的差值垢揩，確定使用 individual模式還是 differential 模式。使用 1位數(shù)據(jù)diffbit來表示是哪種模式敛瓷，還剩下 62位數(shù)據(jù)
存放兩個(gè)子塊的平均顏色信息叁巨，individual模式用R4G4B4 的格式分別表示兩個(gè)子塊的平均顏色，differential 模式使用 R5G5B5 格式表示第一個(gè)子塊的平均顏色琐驴，R3G3B3 格式表示第二個(gè)子塊與第一個(gè)子塊平均顏色的差值俘种。這里使用了 8 * 3 = 24 位數(shù)據(jù)，還剩下 62-24 = 38 位數(shù)據(jù)
可以這么理解:當(dāng)兩個(gè)子塊的平均顏色值相差比較小時(shí)绝淡，基本顏色可以使用更高精度的 R5G5B5 來替代R4G4B4獲得更少的信息損失
所有的圖片共享一個(gè)全局的映射表數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)是固定的全局靜態(tài)數(shù)據(jù)苍姜，并不會(huì)進(jìn)入到編碼數(shù)據(jù)中牢酵，這個(gè)表是一個(gè) 8 x 4 的二維數(shù)組，使用 3 位數(shù)表示第一個(gè)子塊在映射表中查詢的第一維索引衙猪，需要3位來表示 0-7 的下標(biāo)馍乙，第二個(gè)子塊同樣需要 3 位數(shù)來表示，還剩下 38-3*2 = 32位數(shù)據(jù)
4x4像素塊中的每個(gè)像素垫释，使用2位數(shù)來表示該像素在映射表中查詢的第二維索引丝格，需要2位數(shù)來表示0-3的下標(biāo)，所以消耗了 4x4x2 = 32 位數(shù)據(jù)
以上就是編碼后的 64 位數(shù)據(jù)塊表示的意義
3. 內(nèi)存布局和解碼過程
以RGB555基本色和RGB3333顏色差表示的編碼為例棵譬，每個(gè)4x4 像素塊經(jīng)過ETC1 編碼后的 64 位數(shù)據(jù)的內(nèi)存布局大概是這樣
假如編碼前像素塊表示為下圖
我們需要得到圖中編號(hào)2對(duì)應(yīng)像素的顏色显蝌，需要進(jìn)行如下的解碼步驟：
獲取目標(biāo)所在的子塊
根據(jù)第32位 flipbit 標(biāo)志位，知道這個(gè)像素塊采用的是橫版劃分子塊订咸，2號(hào)像素處在子塊2中獲取子塊1基本顏色
首先根據(jù)第 33 位 diffbit 標(biāo)志位得知曼尊，這里采用的是 R5G5B5 基本色 + R3G3B3 差值的方式。分別從59-63位(11100)脏嚷、51-55位(00100)和43-47位(00011)讀取子塊1基本色 RGB1=(11100, 00100, 00011) = (28, 4, 3)獲取子塊2的顏色差值
這里是 differential 模式骆撇，所以需要讀取子塊2的顏色差值，從56-58位(100)父叙、48-50位(010)和40-42位(000)獲得顏色差值 RGB_offset=(100, 010, 000) = (-4, 2, 0)神郊，注意這里的3位數(shù)據(jù)中最高位是符號(hào)位肴裙，所以差值部分的取值范圍是[-4, 3]計(jì)算子塊2的基本色
將子塊1基本色和子塊2差值相加，得到子塊2的基本色涌乳，RGB2=RGB1 + RGB_offset = (28 - 4, 4+2, 3+0) = (24, 6, 3)蜻懦，轉(zhuǎn)為5位二進(jìn)制表示為 RGB2=(11000, 00110, 00011)擴(kuò)展子塊2基本色分量為8位
對(duì)5位標(biāo)識(shí)的基本色補(bǔ)位為8位表示，得到 RGB1 = (11000110, 00110110, 00011011) = (198, 54, 27)爷怀，這就是子塊2的基本色
補(bǔ)位規(guī)則:
individual 模式阻肩，直接將4位數(shù)復(fù)制到尾部，得到8位
differential 模式运授，將5位中的高3位復(fù)制到尾部烤惊，得到8位
differential 模式，一定是將子塊1基本色和子塊2偏移值相加后再進(jìn)行補(bǔ)位
-
獲得目標(biāo)像素的顏色偏移值
目標(biāo)像素下標(biāo)為2吁朦，在編碼數(shù)據(jù)的第2位得到映射表的下標(biāo)的低位(lsb)為1柒室，第18 位得到映射表的下標(biāo)高位(msb)為1，假如使用如下的映射表逗宜，則可以得到映射表下標(biāo)為(lsb, msb)=(1,1)雄右，對(duì)應(yīng)下標(biāo)為 -b
映射表
這里的映射表是一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)，不會(huì)編碼到文件中纺讲。但是這個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)是怎么來的擂仍，放在什么地方，沒有查到相關(guān)資料熬甚。不過因?yàn)榻獯a時(shí)要用逢渔，所以我估計(jì)是存放在紋理的某個(gè)全局區(qū)域
上面知道目標(biāo)像素位于子塊2，這里還需要從編碼數(shù)據(jù)的34-36獲得子塊2的修正表索引乡括，得到索引為(1,1,0)=6肃廓，根據(jù)上面的映射表，根據(jù)下標(biāo)(6, -b) 可以索引到像素的顏色差值為-106
- 計(jì)算目標(biāo)像素的最終顏色值
這里RGB三個(gè)分量的差值相同诲泌，目標(biāo)像素最終的顏色值為子塊2的基本顏色 + 目標(biāo)像素的顏色偏移值：
RGB_target = RGB2 + (-106, -106, -106) = (198 - 106, 54 - 106, 27 - 106)盲赊，修正后得到目標(biāo)顏色值 RGB_target = (92, 204, 177)
4. 編碼過程
其實(shí)從上面的解壓過程可以推測(cè)出編碼的過程
- 將圖劃分為4x4的像素塊，如果不夠4x4敷扫，則將這些像素填充在4x4塊的左上角哀蘑。
- 針對(duì)每個(gè)4x4的像素塊嘗試以下編碼，取解碼后和原像素差值最小的那種編碼作為結(jié)果呻澜。
（1）確定flipbit递礼，并計(jì)算兩個(gè)子塊的平均顏色值，這里我猜測(cè)是先將8個(gè)像素的R8G8B8取均值得到像素的平均值羹幸，然后將每個(gè)分量的后三位直接拋棄脊髓，得到R5G5B5
（2）根據(jù)兩個(gè)子塊顏色值的差值，確定diffbit栅受，根據(jù)上面得到的兩個(gè)子塊的 R5G5B5将硝，計(jì)算差值恭朗，如果差值在[-4, 3] 之間，說明差值可以用3位帶符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)表示依疼，可以用differential模式痰腮，否則用 individual 模式
（3）枚舉不同的子塊索引，確定每個(gè)子塊使用映射表中的哪一組偏移值
（4）枚舉每個(gè)像素的映射下標(biāo)律罢，確定像素使用映射表中的哪一個(gè)偏移值
（5）針對(duì)第3步和第4步的枚舉膀值，可以得到很多組不同的編碼，將編碼結(jié)果解壓后和原始像素?cái)?shù)據(jù)對(duì)比误辑，取相差最小的一組編碼作為最終結(jié)果 - 將圖片中各個(gè)像素塊編碼合并
4. 遺留或未考查清楚的問題
- 映射表里的數(shù)據(jù)是怎么確定的沧踏？映射表數(shù)據(jù)存放在哪里？
- 取子塊平均色時(shí)巾钉，原本R8G8B8的數(shù)據(jù)是怎么壓縮成R5G5B5的翘狱？
是直接拋棄后三位嗎?
還是按照比例來壓縮？比如 8 位時(shí) 11111111 表示 256砰苍，5位時(shí) 111111（實(shí)際值是31） 表示256潦匈，原本8位時(shí)的值 x，則5位時(shí)的y值赚导，y= x * (31/256) 取整得到的5位二進(jìn)制表示茬缩？從解碼的補(bǔ)位過程看起來應(yīng)該是直接拋棄掉后三位。后三位的數(shù)據(jù)其實(shí)就損失了吼旧。
參考：
UI圖集壓縮優(yōu)化寒屯，以及對(duì)Dither和ETC1算法的深入了解
幾種主流貼圖壓縮算法的實(shí)現(xiàn)原理詳解
OES_compressed_ETC1_RGB8_texture
