ضغط النسيج

الموسوعة الحرة

يُعد ضغط النسيج شكلاً متخصصاً من أشكال ضغط الصور، مصمماً لتخزين خرائط النسيج في أنظمة عرض الرسومات الحاسوبية ثلاثية الأبعاد . وعلى عكس خوارزميات ضغط الصور التقليدية، فإن خوارزميات ضغط النسيج مُحسَّنة للوصول العشوائي .

يمكن تطبيق ضغط الصور لتقليل استهلاك الذاكرة أثناء التشغيل. غالبًا ما تكون بيانات الصور هي المصدر الأكبر لاستهلاك الذاكرة في تطبيقات الجوال.

المفاضلات

في ورقتهم البحثية الرائدة حول ضغط النسيج، [ 1 ] يذكر بيرز وأغراوالا وشادها أربع سمات تميز ضغط النسيج عن تقنيات ضغط الصور الأخرى. وهذه السمات هي:

سرعة فك التشفير
من المستحسن للغاية أن يكون بالإمكان العرض مباشرة من بيانات النسيج المضغوطة، وبالتالي، لكي لا يؤثر ذلك على أداء العرض، يجب أن يكون فك الضغط سريعًا.
الوصول العشوائي
بما أن التنبؤ بترتيب وصول برنامج العرض إلى وحدات البكسل (texels) أمرٌ صعب، فإن أي نظام لضغط الصور يجب أن يسمح بالوصول العشوائي السريع إلى بيانات الصور بعد فك ضغطها. وهذا يستبعد عادةً العديد من أنظمة ضغط الصور المعروفة، مثل JPEG أو ترميز طول التشغيل .
معدل الضغط وجودة الصورة
في نظام العرض، قد يكون الضغط مع فقدان البيانات أكثر قبولاً من حالات الاستخدام الأخرى. تسمح بعض مكتبات ضغط الصور، مثل crunch، [ 2 ] للمطور بالموازنة بمرونة بين معدل الضغط وجودة الصورة، باستخدام أساليب مثل تحسين معدل التشوه (RDO).
سرعة التشفير
يُعد ضغط النسيج أكثر تسامحًا مع معدلات التشفير/فك التشفير غير المتماثلة حيث تتم عملية التشفير غالبًا مرة واحدة فقط أثناء عملية تأليف التطبيق.

بناءً على ما سبق، تتضمن معظم خوارزميات ضغط الصور نوعًا من التكميم المتجهي ذي معدل ثابت مع فقدان البيانات ، حيث يتم تحويل كتل صغيرة ثابتة الحجم من البكسلات إلى كتل صغيرة ثابتة الحجم من بتات الترميز، وأحيانًا مع خطوات معالجة مسبقة ولاحقة إضافية. يُعد ترميز اقتطاع الكتل مثالًا بسيطًا جدًا على هذه المجموعة من الخوارزميات.

نظرًا لأن أنماط الوصول إلى البيانات محددة بدقة، يمكن تنفيذ فك ضغط النسيج أثناء عملية العرض كجزء من مسار معالجة الرسومات ، مما يقلل من متطلبات النطاق الترددي والتخزين في نظام الرسومات. بالإضافة إلى خرائط النسيج، يمكن استخدام ضغط النسيج لترميز أنواع أخرى من خرائط العرض، بما في ذلك خرائط النتوءات وخرائط الأسطح العادية . كما يمكن استخدام ضغط النسيج مع أشكال أخرى من معالجة الخرائط مثل خرائط MIP والترشيح غير المتناحي .

التوافر

بعض الأمثلة على أنظمة ضغط النسيج العملية هي S3 Texture Compression (S3TC) و PVRTC و Ericsson Texture Compression (ETC) و Adaptive Scalable Texture Compression (ASTC)؛ ويمكن دعم هذه الأنظمة بواسطة وحدات وظائف خاصة في وحدات معالجة الرسومات الحديثة (GPUs).

يمكن لـ OpenGL و OpenGL ES، كما هو مطبق على العديد من بطاقات تسريع الفيديو ووحدات معالجة الرسومات المحمولة، دعم أنواع متعددة شائعة من ضغط النسيج - بشكل عام من خلال استخدام ملحقات البائع.

الضغط الفائق

يمكن ضغط نسيج مضغوط بشكل أكبر فيما يُعرف بـ"الضغط الفائق". تُحسَّن تنسيقات ضغط النسيج ذات المعدل الثابت للوصول العشوائي، وهي أقل كفاءة بكثير مقارنةً بتنسيقات الصور مثل PNG . بإضافة المزيد من الضغط، يستطيع المبرمج تقليل فجوة الكفاءة. يمكن للمعالج المركزي فك ضغط الطبقة الإضافية بحيث تتلقى وحدة معالجة الرسومات نسيجًا مضغوطًا عاديًا، [ 3 ] أو في الطرق الأحدث، تقوم وحدة معالجة الرسومات نفسها بفك ضغطها. يوفر الضغط الفائق نفس مقدار ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو (VRAM) الذي يوفره ضغط النسيج العادي، ولكنه يوفر مساحة أكبر على القرص وحجم تنزيل أصغر. [ 4 ]

ضغط النسيج العصبي

تقنية ضغط النسيج العصبي ذي الوصول العشوائي (Neural Texture Compression) هي تقنية من شركة Nvidia تتيح مستويين إضافيين من التفاصيل (16 ضعف عدد وحدات البكسل ، أي دقة أعلى بأربع مرات) مع الحفاظ على متطلبات تخزين مماثلة لطرق ضغط النسيج التقليدية. [ 5 ]

تتمثل الفكرة الأساسية في ضغط نسيج المواد المتعددة وسلاسل خرائطها المتداخلة معًا، واستخدام شبكة عصبية صغيرة ، مُحسَّنة لكل مادة، لفك ضغطها. [ 6 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ أندرو بيرز؛ مانيش أغراوالا؛ نافين تشادا ( 1996)، "الرسم من الصور المضغوطة" ، رسومات الحاسوب، وقائع سيغراف : 373-378
  2. ↑ "مكتبة ضغط الصور مفتوحة المصدر crunch" . GitHub . تم الاسترجاع في 13 سبتمبر 2016 .
  3. ↑ ستروم، جاكوب؛ وينرستين، بير (5 أغسطس 2011). ضغط غير فاقد للبيانات للنسيج المضغوط مسبقًا . HPG '11: وقائع ندوة ACM SIGGRAPH حول الرسومات عالية الأداء. الصفحات 177-182 . doi : 10.1145/2018323.2018351 . 
  4. ^ كرايتسفيسكي، بافيل. براتابا، سريهاري؛ مانوتشا ، دينيش (11 نوفمبر 2016). "GST: مواد مضغوطة للغاية وقابلة لفك تشفير وحدة معالجة الرسومات" . معاملات ACM على الرسومات . 35 (6): 1– 10. دوى : 10.1145/2980179.2982439 .
  5. ↑ "شركة إنفيديا تستخدم الشبكة العصبية لأسلوب ضغط نسيج مبتكر" . 6 مايو 2023.
  6. ↑ "الضغط العصبي العشوائي لنسيج المواد | بحث" .
  • https://gamma.cs.unc.edu/GST/ GST: أنسجة مضغوطة فائقة الضغط قابلة لفك التشفير بواسطة وحدة معالجة الرسومات