TextureFilters（MipMap生成）如何影响性能？

Posted 2021-03-30

我一直在阅读选择纹理过滤器（特别是MipMap生成）可能会对应用程序的性能产生影响，但我无法真正了解它的工作原理。所以有几个问题：

1. MipMaps是每帧生成还是仅在加载纹理时生成一次？
2. 如果每个帧，如果场景从一帧到另一帧是静态的（纹理大小和位置是恒定的），它是否仍然会重新生成。就像你有静态用户界面一样，在使用MipMap过滤时表现更差吗？
3. 如果只有一次，为什么它会影响性能，以什么方式？

我想知道，因为我发现使用时（在LibGDX中）一切看起来都好多了：

param.genMipMaps = true;
param.minFilter = TextureFilter.MipMapLinearLinear;
param.magFilter = TextureFilter.Linear;

但为什么不是这个标准/最佳实践呢？有什么缺点？如果，对于我的应用程序，它不会降低fps，还有其他任何缺点吗？更多GPU / CPU密集型？电池消耗更高（适用于移动设备）？

答案

每当纹理数据发生变化时，都必须生成Mipmap。只要纹理没有改变，也不需要重新创建它们。

它们影响性能，因为每个纹素的读取操作变慢。根据您使用的滤镜类型，GPU必须从多个mipmap级别读取多个纹素以计算最终颜色。

例如，GL_NEAREST只读取1个纹素并返回。 GL_LINEAR必须从一个mipmap级别读取4个纹素并执行双线性插值。如果现在启用mipmapping，那么来自第二个纹理级别的信息也会影响结果。使用GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR，GPU将在mipmap级别中执行大于所需大小的线性查找（4个纹素），并在mipmap级别中进行一次小于请求的线性查找。然后将对这两个查找的结果进行插值以获得最终颜色。总而言之，GL_LINEAR_MIPMAL_LINEAR查找可能会读取8个纹素并执行2个双线性插值和两个级别之间的线性插值（trilinear interpolation）。

另一个考虑因素是GPU内存消耗。 Mipmap需要存储在gpu上的某个地方，占用的空间比没有mipmap的空间大约多1/3。

有关Mipmapping的更多细节，还应该阅读Wikipedia Article，它非常好地解释了这个概念。正如其他人在评论中所述，这个blog也对纹理过滤方法给出了很好的概述。

请注意，此处的解释假定为二维纹理。另请注意，图形卡可以很好地优化过程，但所描述的技术在理论上是如何工作的。