实施vertex compression所遇到的各种问题和解决办法

关于顶点压缩，好处是可以减少带宽，一定程度提高加载速度，可以提高约5-10%的fps，特别是mobile上，简单描述就是：

压缩之前(32字节)

position float3 12
normal float3 12
texcoord0 float2 8

压缩之后(16字节)

position short4 8
normal ubyte4 4
texcoord0 short2 4

 

压缩的方法，其实就是在bounding box内分65536份，用"-32767.5"到"32767.5"描述。

参考文章：“Vertex Decompression using Vertex Shaders Part 2” by Dean Calve @ShaderX Programming

示例代码如下：

    // 计算position的范围
    oiram::vec3 posCenter(    (mMesh.boundingBox.pmax.x + mMesh.boundingBox.pmin.x) * 0.5f, 
                            (mMesh.boundingBox.pmax.y + mMesh.boundingBox.pmin.y) * 0.5f, 
                            (mMesh.boundingBox.pmax.z + mMesh.boundingBox.pmin.z) * 0.5f),

                posExtent(    (mMesh.boundingBox.pmax.x - mMesh.boundingBox.pmin.x) * 0.5f,
                            (mMesh.boundingBox.pmax.y - mMesh.boundingBox.pmin.y) * 0.5f,
                            (mMesh.boundingBox.pmax.z - mMesh.boundingBox.pmin.z) * 0.5f);

                if (vertexDeclaration & oiram::Ves_Position)
                {
                    oiram::vec4 norm((vertex.vec3Position.x - posCenter.x) / posExtent.x,
                                     (vertex.vec3Position.y - posCenter.y) / posExtent.y,
                                     (vertex.vec3Position.z - posCenter.z) / posExtent.z,
                                     1.0f);
                    vertex.short4Position = oiram::short4(norm);
                }

    inline short packF32ToS16(float f)
    {
        return static_cast<short>(f * 32767.5f);;
    }

    struct short4
    {
        short s[4];

        short4() {}
        short4(const oiram::vec4& v)
        {
            s[0] = packF32ToS16(v.x);
            s[1] = packF32ToS16(v.y);
            s[2] = packF32ToS16(v.z);
            s[3] = packF32ToS16(v.w);
        }
    };

这样，position的xyz就从float压缩到short中了。接下来，要在vs中进行解压，那么同样需要传入center和extent：

float4 position = float4(iPosition.xyz / 32767.5 * positionExtent + positionCenter, 1);

当然，这里可以直接将positionExtent除以32767.5之后再传入，减少一次不必要的除法操作，这属于自行研发优化的范畴之内，不累述。

接下来，同理可以将uv也进行压缩，因为uv是2个值的缘故，所以center和extent可以合并在一起，只占用一个float4即可，同上理不累述。

float4 texcoord0 = float4(iTexCoord0.xyzw * uvExtentCenter.xyxy + uvExtentCenter.zwzw);

 

需要注意的是，因为必须依赖vs进行解压，而且center和extent的值必须正确。有意思的是，如果美术曾经将一个展分过uv的大模型，摘取其中某一块，然后merge到一个新的模型中，那么就容易出现混乱的uv值，比如u = 1.234567e+28， v = 1.234567e-44#DEN之类的。如果打开3dsmax里的UV map观察，整个face的3个vertex都在uv上的同一个"点"上。无奈的是，获取这些数据的函数都正确返回了，而且uv数值也是正常的float，无法通过isNAN神码的来判断是否有效。唯一能想到的办法就是，检查uv的绝对值，如果小于0.00001，或者大于10000，就将其重置为0。

还有一个在顶点压缩之前不容易察觉的情况，因为某种原因，部分faces的material为空，即没有附上材质。这一些顶点之前可能安全地藏在模型的体内，肉眼无法察觉。但现在经过压缩之后，如果vs没有照顾到它们，将其正确得解压的话，因为是以short形式记录的，于是你会发现场景中出现一些奇异的巨形的模型，附着奇怪的贴图。

既然选择了programmable pipeline代替Fixed Function，那么意味着，你的shader在解压数据之余，渲染效果必须保持与之前FF的一致。可以想象的是，这并不是一件简单的事情，比如一个模型中，一部分submesh是用diffuse map渲染，另一部分submesh只用到了diffuse color。那么好吧，你的shader可要准备好了才行。

 

结论：一篇paper，一个算法，一种优化，往往看上去很简单很美好。当你往具体项目中加入时，通常不会像demo中执行得那么顺利，尤其是遇上大量的数据，甚至是各种奇葩数据，从而出现各种诡异现象的时候，那时候估计你就会跟我一样，很难笑得出来了。