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顶点压缩与精度
Vertex Compression & Precision
网格数据像纹理一样可以压缩：传输用的整体压缩（Draco 等）一次性解码，渲染用的定长压缩让顶点着色器在 GPU 上逐顶点解码，从而降低内存、带宽并改善缓存。另一面是精度问题：大世界中单一坐标系会让远离原点的物体抖动，需要相对相机的变换或分段原点。
传输压缩（16.6 节）
压缩以编解码时间换存储，传输节省的时间必须超过解压时间。TFAN（MPEG-4 采用）压缩连接关系；Open3DGC、OpenCTM、Draco 生成的文件可比仅用 gzip 小到四分之一或更少，解压较慢（每秒几百万三角形），是一次性操作，适合网络下载。
为什么在 GPU 端压缩
复用顶点减少缓存未命中，去掉视觉影响小的三角形省顶点处理和内存，更小的数据降低带宽、改善缓存，GPU 内存有限时还能显示更多三角形。定长压缩（压缩后大小已知、每顶点自包含）可在顶点着色器中解码；压缩还能帮助顶点格式对齐缓存行。
常用定长压缩手段
| 数据 | 方法 | 说明 |
|---|---|---|
| 索引 | 顶点数 时用 16 位无符号短整数 | 8 位索引会引起昂贵的对齐问题，一般避免；OpenGL ES 2.0、未扩展的 WebGL 1.0 和部分旧 GPU 不支持 32 位索引 |
| 颜色 | 3 个无符号字节代替 3 个浮点 | iOS 上 Apple 建议把 3 字节字段填充到 4 字节 |
| 标量（如温度） | 只存标量并查一维颜色纹理；不需要数值时只存 1 字节索引 | — |
| 标量量化 | 用最小值作偏移、最大减最小作缩放，映射到 16 位整数 | 例：28.51–197.12 的值，解码 = 整数 ；空间减半 |
| 位置 | 用包围盒的缩放和偏移（或 4×4 矩阵）转成无符号短整数 | 逐物体缩放可提高精度，但相邻网格接触处可能出现裂缝；对所有模型用同一缩放并对齐偏移可多得几位精度 |
| 纹理坐标 | 范围 [0,1] 时用无符号短整数（隐式偏移 0、除以 ） | 一对坐标正好放进两个短整数，精度要求低时甚至 3 字节 |
| 法线 | 球面到平面的映射；Cigolle 等结论：八面体 (octant) 与球面投影最实用，误差小且编解码高效 | 延迟着色 G-buffer 中也讨论法线压缩 |
| 切线空间 | 三向量正交且手性一致时只存两个，第三个用叉积；更紧凑：4 字节四元数 + 手性位（ 用 7 位） | 更高精度：省去最大的分量，其余三个各 10 位，2 位记录省略的是哪个，利用平方和为 1 恢复；Doghramachi 等存轴角，也是 4 字节，解码指令约为四元数的一半 |
浮点数总精度 24 位（略多于 7 位十进制），16 位约 5 位十进制；数值范围小时浮点的指数部分没有必要，这就是标量量化有效的原因。
大世界的精度问题
经典例子：在地球上方渲染航天飞机，模型精确到毫米，而地表远在 100,000 米外，尺度相差 8 个数量级；不处理时视点靠近，航天飞机会在屏幕上抖动。大型多人世界若全程用单一坐标系也会出现：边缘物体动画抽动、各顶点在不同时刻跳动、阴影贴图纹素随相机微动跳变。
flowchart LR A["问题: 世界坐标很大, 模型坐标很小"] --> B["方案一: 先把世界平移与相机平移合并, 二者大部分抵消"] A --> C["方案二: 把世界分段, 每段中心重设原点"] C --> D["难点: 跨段移动"]
如上图，两种方案分别从变换管线和世界划分入手（Ohlarik、Cozzi 与 Ring 有深入讨论）。
出处
- realtime_rendering_4ed.pdf 第 16 章 Polygonal Techniques
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