S3 बनावट संपीड़न

S3 टेक्सचर कम्प्रेशन (S3TC) (कभी-कभी DXTn, DXTC, या BCn भी कहा जाता है) संबंधित लोस्सी कम्प्रेशन (हानिपूर्ण कम्प्रेशन) टेक्सचर कम्प्रेशन एल्गोरिथ्म का एक समूह है जो मूल रूप से इउर्चा एट अल (Iourcha et al) S3 ग्राफ़िक्स| द्वारा विकसित किया गया हैl S3 ग्राफ़िक्स, लिमिटेड उनके सैवेज 3डी कंप्यूटर ग्राफ़िक्स एक्सेलरेटर में उपयोग के लिए है। कम्प्रेशन की विधि पहले प्रकाशित कलर सेल कम्प्रेशन के समान ही है, जो बदले में 1970 के दशक के अंत में प्रकाशित ट्रंकेशन कोडिंग को ब्लॉक करें का रूपांतरण है। कुछ इमेज कम्प्रेशन एल्गोरिदम (उदाहरण के लिए JPEG) के विपरीत, S3TC के निश्चित-दर डेटा कम्प्रेशन ने एकल मेमोरी एक्सेस (cf. कलर सेल कम्प्रेशन और कुछ वेक्टर परिमाणीकरण योजनाओं) के साथ मिलकर इसे हार्डवेयर में टेक्सचरमैपिंग को कम्प्रेशन करने में उपयोग के लिए उपयुक्त बना दिया- त्वरित 3डी कंप्यूटर ग्राफिक्स इसके बाद माइक्रोसॉफ्ट के DirectX 6.0 और OpenGL 1.3 (जीएल_ईएक्सटी_टेक्सचर_कम्प्रेशन_s3tc ओपनजीएल डेवलपमेंट के माध्यम से) में शामिल किए जाने से हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर निर्माताओं के बीच प्रौद्योगिकी को व्यापक रूप से अपनाया गया है। जबकि S3 ग्राफ़िक्स अब ग्राफ़िक्स एक्सेलेरेटर बाज़ार में प्रतिस्पर्धी नहीं है, उदाहरण के लिए गेम कंसोल और ग्राफ़िक्स कार्ड में, अक्टूबर 2017 तक S3TC तकनीक के उपयोग के लिए लाइसेंस शुल्क लगाया और एकत्र किया गया है। S3TC के व्यापक उपयोग ने ओपनजीएल (OpenGL) ड्राइवर्स के लिए इसका समर्थन करने की वास्तविक आवश्यकता को जन्म दिया है, लेकिन S3TC की पेटेंट-भारित स्थिति ने ओपन-सोर्स सॉफ़्टवेयर कार्यान्वयन में एक बड़ी बाधा प्रस्तुत की है, जबकि कार्यान्वयन दृष्टिकोण जो पेटेंट किए गए भागों से बचने की कोशिश करते थे, उपस्थित थे।

पेटेंट

S3 टेक्सचर कंप्रेशन पर कई यूएसपीटीओ पेटेंट में से कुछ (जैसे यूएस 5956431 ए) 2 अक्टूबर, 2017 को समाप्त हो गए। कम से कम एक निरंतरता पेटेंट, US6,775,417, में 165 दिन का विस्तार था। यह निरंतरता पेटेंट 16 मार्च, 2018 को समाप्त हो गया।

कोडेक्स

S3TC एल्गोरिथ्म के पांच रूप हैं (DXT1 से DXT5 नामित, प्रत्येक प्रारूप के लिए Microsoft द्वारा निर्दिष्ट फोरसीसी कोड को संदर्भित करते हुए), प्रत्येक को विशिष्ट प्रकार के इमेज डेटा के लिए डिज़ाइन किया गया है। सभी पिक्सेल के 4×4 ब्लॉक को 64-अंश या 128-बिट मात्रा में परिवर्तित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप 24-बिट आरजीबी रंग स्थान इनपुट डेटा के साथ 6:1 या 32-बिट आरजीबीए रंग स्थान इनपुट डेटा के साथ 4:1 का कम्प्रेशन अनुपात होता है। S3TC एक लोस्सी डेटा कम्प्रेशन कम्प्रेशन एल्गोरिदम है, जिसके परिणामस्वरूप इमेज गुणवत्ता में गिरावट आती है, एक प्रभाव जो समान मेमोरी आवश्यकताओं को बनाए रखते हुए टेक्सचररिज़ॉल्यूशन को बढ़ाने की क्षमता से कम हो जाता है। हाथ से खींची गई कार्टून जैसी छवियां अच्छी तरह से कम्प्रेशन नहीं होती हैं, न ही सामान्य मैपिंग डेटा, दोनों ही सामान्यतः कम्प्रेशन कलाकृतियाँ उत्पन्न करते हैं। ATI Technologies का 3Dc कंप्रेशन एल्गोरिदम DXT5 का एक संशोधन है जिसे सामान्य मानचित्रों के संबंध में S3TC की कमियों को दूर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। आईडी सॉफ्टवेयर ने कयामत 3 में सामान्यमैप कम्प्रेशन मुद्दों के आसपास काम किया, कम्प्रेशन से पहले लाल घटक को अल्फा चैनल में ले जाया गया और पिक्सेल शेडर में रेंडरिंग के दौरान इसे वापस ले जाया गया। कई आधुनिक इमेज कम्प्रेशन एल्गोरिदम की तरह, S3TC केवल इमेज को डीकंप्रेस करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि को निर्दिष्ट करता है, जिससे कार्यान्वयनकर्ता अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप कम्प्रेशन एल्गोरिदम को डिज़ाइन कर सकते हैं, हालांकि पेटेंट अभी भी कम्प्रेशन एल्गोरिदम को कवर करता है। एनवीडिया जीफोर्स 256 से लेकर जीफोर्स 4 कार्ड तक DXT1 टेक्सचर को प्रस्तुत करने के लिए 16-बिट इंटरपोलेशन का भी उपयोग करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप रंग ग्रेडिएंट्स के साथ टेक्सचर को अनपैक करते समय बैंडिंग होती है। फिर, इसने टेक्सचर कम्प्रेशन का एक प्रतिकूल प्रभाव पैदा किया, जो कोडेक के मूल सिद्धांतों से संबंधित नहीं था।

DXT1

DXT1 (ब्लॉक कंप्रेशन 1 या BC1 के रूप में भी जाना जाता है) S3TC का सबसे छोटा संस्करण है, जो 64 बिट आउटपुट में 16 इनपुट पिक्सल को संग्रहीत करता है, जिसमें दो 16-बिट RGB 5:6:5 रंग मान शामिल हैं। $c_{0}$ और $c_{1}$, और एक 4×4 दो-बिट लुकअप तालिका।

अगर $c_{0}>c_{1}$(इन रंगों की तुलना दो 16-बिट अहस्ताक्षरित संख्याओं के रूप में व्याख्या करके करें), फिर दो अन्य रंगों की गणना की जाती है, जैसे कि प्रत्येक घटक के लिए, ${\textstyle c_{2}={2 \over 3}c_{0}+{1 \over 3}c_{1}}$ और ${\textstyle c_{3}={1 \over 3}c_{0}+{2 \over 3}c_{1}}$. यह मोड एप्पल वीडियो के मोड 0xC0 के समान काम करता है। अन्यथा, यदि $c_{0}\leq c_{1}$, तब ${\textstyle c_{2}={1 \over 2}c_{0}+{1 \over 2}c_{1}}$ और $c_{3}$ अल्फ़ा कंपोज़िटिंग के अनुरूप पारदर्शी काला है। जब रैखिक टेक्सचरफ़िल्टरिंग और अल्फा परीक्षण का उपयोग किया जाता है, तो यह रंग कभी-कभी पारदर्शी क्षेत्र के चारों ओर एक काली सीमा का कारण बनता है, क्योंकि रंग अपारदर्शी टेक्सल और पड़ोसी काले पारदर्शी टेक्सल के रंग के बीच प्रक्षेपित होते हैं।

फिर प्रत्येक पिक्सेल के लिए रंग मान निर्धारित करने के लिए लुकअप तालिका से परामर्श लिया जाता है, जिसका मान 0 के अनुरूप होता है $c_{0}$ और इसके अनुरूप 3 का मान $c_{3}$.

DXT2 और DXT3

DXT2 और DXT3 (सामूहिक रूप से ब्लॉक कंप्रेशन 2 या BC2 के रूप में भी जाना जाता है) 16 इनपुट पिक्सल (4x4 पिक्सेल ब्लॉक के अनुरूप) को 128 बिट आउटपुट में परिवर्तित करता है, जिसमें 64 बिट अल्फा चैनल डेटा (प्रत्येक पिक्सेल के लिए 4 बिट) और उसके बाद 64 बिट्स होते हैं। रंगीन डेटा के बिट्स, DXT1 के समान ही एन्कोड किए गए हैं (इस अपवाद के साथ कि DXT1 एल्गोरिदम का 4-रंग संस्करण हमेशा उपयोग किया जाता है, यह तय करने के बजाय कि किस संस्करण का उपयोग सापेक्ष मूल्यों के आधार पर किया जाए $c_{0}$ और $c_{1}$).

DXT2 में, रंग डेटा की व्याख्या अल्फा द्वारा पूर्वगुणित किए जाने के रूप में की जाती है, DXT3 में इसकी व्याख्या अल्फा द्वारा पूर्वगुणित नहीं किए जाने के रूप में की जाती है। सामान्यतः DXT2/3 पारभासी और अपारदर्शी क्षेत्रों के बीच तेज अल्फा बदलाव वाली इमेज के लिए उपयुक्त होते हैं।

DXT4 और DXT5

DXT4 और DXT5 (सामूहिक रूप से ब्लॉक कंप्रेशन 3 या BC3 के रूप में भी जाना जाता है) 16 इनपुट पिक्सल को 128 बिट आउटपुट में परिवर्तित करता है, जिसमें 64 बिट अल्फा चैनल डेटा (दो 8-बिट अल्फा मान और एक 4×4 3-बिट लुकअप टेबल) शामिल है। इसके बाद 64 बिट रंगीन डेटा (DXT1 की तरह ही एन्कोड किया गया)।

अगर $\alpha _{0}>\alpha _{1}$, फिर छह अन्य अल्फ़ा मानों की गणना की जाती है, जैसे कि ${\textstyle \alpha _{2}={{6\alpha _{0}+1\alpha _{1}} \over 7}}$, ${\textstyle \alpha _{3}={{5\alpha _{0}+2\alpha _{1}} \over 7}}$, ${\textstyle \alpha _{4}={{4\alpha _{0}+3\alpha _{1}} \over 7}}$, ${\textstyle \alpha _{5}={{3\alpha _{0}+4\alpha _{1}} \over 7}}$, ${\textstyle \alpha _{6}={{2\alpha _{0}+5\alpha _{1}} \over 7}}$, और ${\textstyle \alpha _{7}={{1\alpha _{0}+6\alpha _{1}} \over 7}}$.

अन्यथा, यदि ${\textstyle \alpha _{0}\leq \alpha _{1}}$, चार अन्य अल्फ़ा मानों की गणना इस प्रकार की जाती है ${\textstyle \alpha _{2}={{4\alpha _{0}+1\alpha _{1}} \over 5}}$, ${\textstyle \alpha _{3}={{3\alpha _{0}+2\alpha _{1}} \over 5}}$, ${\textstyle \alpha _{4}={{2\alpha _{0}+3\alpha _{1}} \over 5}}$, और ${\textstyle \alpha _{5}={{1\alpha _{0}+4\alpha _{1}} \over 5}}$ साथ $\alpha _{6}=0$ और $\alpha _{7}=255$.

फिर प्रत्येक पिक्सेल के लिए अल्फा मान निर्धारित करने के लिए लुकअप तालिका से परामर्श लिया जाता है, जिसके अनुरूप मान 0 होता है $\alpha _{0}$ और इसके अनुरूप 7 का मान $\alpha _{7}$. DXT4 का रंग डेटा अल्फा द्वारा पूर्वगुणित होता है, जबकि DXT5 का नहीं। क्योंकि DXT4/5 एक इंटरपोलेटेड अल्फा योजना का उपयोग करते हैं, वे सामान्यतः DXT2/3 की तुलना में अल्फा (पारदर्शिता) ग्रेडिएंट के लिए बेहतर परिणाम देते हैं।

आगे के प्रकार

BC4 और BC5

Main article: 3Dc

BC4 और BC5 (ब्लॉक कंप्रेशन 4 और 5) को Direct3D 10 में जोड़ा गया है। वे DXT4/5 (BC3) में पाए जाने वाले अल्फा चैनल एन्कोडिंग का पुन: उपयोग करते हैं।

• BC4 16 इनपुट सिंगल-चैनल (जैसे ग्रेस्केल) पिक्सल को आउटपुट के 64 बिट्स में संग्रहीत करता है, जो लगभग एन्कोड किया गया हैBC3 अल्फ़ाज़ की तरह ही। विस्तारित पैलेट उच्च गुणवत्ता प्रदान करता है।
• BC5 आउटपुट के 128 बिट्स में 16 इनपुट डबल-चैनल (उदाहरण के लिए स्पर्शरेखा स्थान सामान्य मानचित्र) पिक्सेल संग्रहीत करता है, जिसमें BC4 की तरह एन्कोड किए गए प्रत्येक दो आधे भाग होते हैं।

BC6H और BC7

डायरेक्ट3D 11 में BC6H (कभी-कभी BC6) और BC7 (ब्लॉक कम्प्रेशन 6H और 7) जोड़े जाते हैं।* BC6H 16 इनपुट RGB HDR (फ्लोट16) पिक्सल को 128 बिट आउटपुट में एनकोड करता है। यह अनिवार्य रूप से फ्लोट16 को 16 चिह्न-परिमाण पूर्णांक मान के रूप में मानता है और ऐसे पूर्णांकों को रैखिक रूप से प्रक्षेपित करता है। यह बिना चिह्न परिवर्तन वाले ब्लॉकों के लिए अच्छा काम करता है। कुल 14 मोड परिभाषित किए गए हैं, हालांकि अधिकांश न्यूनतम रूप से भिन्न हैं: केवल दो भविष्यवाणी मोड वास्तव में उपयोग किए जाते हैं।

• BC7 16 इनपुट RGB8/RGBA8 पिक्सल को 128 बिट आउटपुट में एन्कोड करता है। इसे अत्यधिक उन्नत BC3 के रूप में समझा जा सकता है।

BC6H और BC7 में एन्कोडिंग मोड के चयन के साथ बहुत अधिक जटिल एल्गोरिदम है। परिणामस्वरूप गुणवत्ता काफी बेहतर है।स्वीकृत विचलन की सीमाओं के साथ, ये दो मोड भी अधिक सटीक रूप से निर्दिष्ट हैं। पहले के बीसीएन मोड जीपीयू विक्रेताओं के बीच थोड़े अलग तरीके से डिकोड होते थे।

S3TC प्रारूप तुलना

FOURCC	DX 10/11 name	विवरण	अल्फ़ा पूर्वगुणित?	कम्प्रेशन रेश्यो	टेक्सचर टाइप
DXT1	BC1	1-bit alpha / opaque	Yes	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
—	BC4	Interpolated greyscale	—	2:1	Gradient
—	BC5	Interpolated two-channel	—	2:1	Gradient
—	BC6H	Interpolated HDR (no alpha)	—	6:1	Gradient
—	BC7	Interpolated alpha	?	4:1	Gradient

डेटा प्रीकंडीशनिंग

ऑन-डिस्क भंडारण और वितरण (टेक्सचरसुपरकंप्रेशन) के लिए बीसीएन टेक्सचरको और अधिक कम्प्रेशन किया जा सकता है। एक एप्लिकेशन इस अतिरिक्त परत को डीकंप्रेस करेगा और बीसीएन डेटा को हमेशा की तरह जीपीयू को भेजेगा।

बीसीएन को ऊडल टेक्सचर के साथ जोड़ा जा सकता है, जो एक लोस्सी प्रीप्रोसेसर है जो इनपुट टेक्सचरको संशोधित करता है ताकि बीसीएन आउटपुट एलजेड77 कंप्रेसर (दर-विरूपण अनुकूलन) द्वारा अधिक आसानी से कम्प्रेशन हो। BC7 विशेष रूप से bc7prep का भी उपयोग कर सकता है, जो टेक्सचरको अधिक कम्प्रेशन रूप में फिर से एन्कोड करने के लिए एक दोषरहित पास है (डीकंप्रेसन में इसके व्युत्क्रम की आवश्यकता होती है)। क्रंच एक अन्य उपकरण है जो आरडीओ करता है और वैकल्पिक रूप से आगे पुनः एन्कोडिंग करता है। 2021 में, Microsoft ने विशेष रूप से BCn-कम्प्रेशन टेक्सचरके लिए BCPack कम्प्रेशन एल्गोरिथ्म का उत्पादन किया। Xbox श्रृंखला X और S में BCPack स्ट्रीम को डीकंप्रेस करने के लिए हार्डवेयर समर्थन है।

यह भी देखें

• S2TC, पेटेंट रहित समाधान
• FXT1
• डायरेक्टड्रॉ सतह
• पीवीआरटीसी
• अनुकूली स्केलेबल टेक्सचर कम्प्रेशन (एएसटीसी)
• एरिक्सन टेक्सचर कम्प्रेशन (ETC1 और ETC2)
• रंग सेल कम्प्रेशन

बाहरी संबंध

• US Patent & Trademark Office, Patent Full Text and Image Database, result for US 5956431 A
• USPTO Patent Assignment Search for US 5956431 A