pvr與png的內存佔用

pvr與png的內存佔用

  

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    Zwoptex生成的spritesheet除了可以導出png格式的圖片外還有pvr格式。pvr格式是iOS的顯示芯片可以直接讀取的，不需要經過解析就能直接顯示，所以渲染速度更快，更節省內存。

我特意在cocos2D 2.0 rc1版本做了一項測試：

    一個空的cocos2D模版工程運行起來之後佔用的內存大約是4MB。

    直接用CCSprite顯示一張2048*1024的數據格式爲RGBA565的PNG圖片之後，內存佔用達到了20MB。

    同樣的情況下換成pvr格式之後，內存佔用爲16MB。也就是說png格式的圖片佔用了20-4=16MB，pvr格式的圖片佔用了16-4=12MB。節省了25%。

    Zwoptex還有一個選項叫做“ccz壓縮”,選中之後圖像的大小几乎可以減小一半。這樣的文件格式成了：xxx.pvr.ccz，cocos2d是可以識別的。

    PVRTC2和PVRTC4是兩種pvr壓縮的圖像格式，他們都是pvr文件。這兩種圖像格式比普通圖像有更快的加載速度和更小的內存佔用。

PVRTC4: Compressed format, 4 bits per pixel, ok image quality

PVRTC2: Compressed format, 2 bits per pixel, poor image quality

一般pvr格式文件的圖像格式有：

RGBA8888: 32-bit texture with alpha channel, best image quality

RGBA4444: 16-bit texture with alpha channel, good image quality

RGB565: 16-bit texture without alpha channel, good image quality but no alpha (transparency)

圖像佔用內存的公式是：numBytes = width * height * bitsPerPixel / 8

也就是說2048*2048的RGBA8888佔用內存16MB，而PVRTC4只佔用2MB

1、2d遊戲最佔內存的無疑是圖片資源。

2、cocos2d-x不同平臺讀取紋理的機制不同。ios下面使用CGImage,android和windows下是直接調用png庫。我測試了下，使用png庫直接讀取png會比CGImage還要節約1mb左右內存（圖片所佔內存4mb）但是速度要比CGImage慢一倍。時間和空間如何取捨就看實際情況了。不過最佳的選擇似乎是pvr（即使android版本，即使不使用pvrtc4）。

3、一般來說，我們可以直接使用  w * h * bpp得到一張紋理所佔的內存，比如一張1024*1024格式爲argb8888，那麼他所佔的內存就是1024*1024*4=4mb。之前看到有博客提到jpg會開闢3倍與此的內存（先轉換爲png，然後解析png），但是新的ios系統似乎沒有這個問題。jpg與png所消耗的內存幾乎相同，並且jpg解析速度更快（幾乎都是4mb解析+4mb紋理數據，而jpg解析時間是png的一半），但是這樣反而很怪異，因爲jpg是沒有透明色的，一個像素最多3字節，而png一個像素4字節，jpg紋理應該佔用內存更小纔對，後來看了下cocos2d的ios加載圖片的代碼，它把所有紋理轉換成rgba8888格式，所以無論是jpg還是png，佔用的都是4字節。正因cocos2d對其他紋理支持不夠好，pvr纔會顯得那麼高效。

4、pvr格式可以被顯卡所認可，而不需要開闢臨時內存來讀取，所以即便同爲argb8888格式的圖片，pvr也會比png有效率，雖然不會節約程序穩定運行時的內存，但是會避免加載大量圖片時的內存暴漲。  並且如果是ios設備的話，可以使用pvrtc4格式的圖片，這個格式相當於windows下的dds圖片，是可以被顯卡直接支持的。它是有損壓縮，一個像素只佔4位，不過如果不是有漸變半透明色的話，一般效果可以接受，而其節約的內存和cpu時間非常非常顯著。

5、pvr也不是萬金油。android設備下雖然可以使用pvr格式，但是不能使用pvrtc4，希望通過pvr像ios設備上一樣真正減少遊戲內存是不太可行的。

6、pvr.ccz其實就是pvr圖片zip打包下，程序讀的時候還是先解壓出pvr資源，然後再讀取pvr。不過由於壓縮下可以極大的減小圖片體積，所以雖然多瞭解壓過程也不會有特別多的cpu消耗。

7、一張jpg圖片實際加載過程內存消耗，以一張1024*1024 argb8888 500k的jpg圖片爲例： a.讀取圖片文件(消耗圖片大小內存，500k)     b、解析jpg數據（cgimage, 4mb） c、釋放500k的圖片內存    d、opengl紋理數據(4mb)    e、釋放cgimage的4mb內存。      注意，這個過程不是必然的順序執行，釋放cgimage內存的實際是有系統決定的，會很快，但是不一定是立即執行。  所以內存會瞬間飆升9mb左右，然後減少5mb，穩定到4mb左右

       png圖片的加載過程與此相同

       pvr圖片可以節約解析圖片數據到紋理這一步的消耗。也就是說讀取pvr圖片資源（等價於解壓pvr.ccz到內存，如果是1024*1024 argb8888格式的話，那麼圖片大小就是4mb，ccz壓縮後圖片1mb左右）消耗4mb，將pvr圖片數據提交給顯卡消耗4mb。然後釋放文件數據4mb。這麼看似乎跟Png從內存佔用上相比也不是非常有優勢。（注意這裏說的pvr是指pvr封裝的argb8888，與pvrtc4的性能有天壤之別）

8、由於最終消耗內存的都是紋理數據，所以只要紋理數據格式是一定的，無論圖片是什麼格式消耗的內存都是一樣的。比如使用Png8圖片，體積會減少70%，但是內存佔用與png24/png32是等價的(讀取的時候會內部把調色板還原成真彩色，也就是說，雖然png8是一個像素只佔8位，但是讀取到內存中的時候會將調色板顏色還原，依然需要開闢1024*1024*4字節的空間存放紋理數據)。 當然有無透明色，cocos2d的處理還是有區別的。如果是無透明色，可以使用png24，那麼所需開闢的紋理空間就是3mb。

       這裏還有一點需要說明，一般我們處理windows下的dds紋理的時候，都習慣將其按2的整次冪對其，雖然圖片內容只有900*900，但是圖片大小卻是1024*1024。那我們讀取這個圖片所消耗的內存就是4mb，按2的整次冪對其是有助於提高運行效率的，但是不是非常必須的。ios和android的設備都支持非2的整次冪的紋理。所以如果是png圖片，那麼它該多大就多大。此時消耗的內存就只有900*900*4=3mb。

9、不要過於迷信所謂的去除alpha通道以節約內存。這個還要實際分析下具體結果。  我測試過（分別用cocos2d-x和鬼火3d引擎），rgba8888和rgb888格式的png圖片顯示所消耗的內存是一樣的。24位圖片雖然讀取的時候開闢的內存只有3mb（1024*1024*3，注意如果是用CGImage讀取的話，那這個值就是4mb），但是glTexImage2D提交給顯卡後依然會增加4mb內存。可能跟顯卡的數據對齊有關。

     這裏我測試還有一個詭異的地方，如果是用pvr的npot圖片的話，rgb888要比rgba8888所消耗的內存要小，但是pot圖片兩者又是一樣的（png圖片兩種情況都是一樣的）。可能是powervr顯卡有特殊處理。

10、rgb565和rgb5551的圖片所消耗的內存是rgba8888的一半，如果沒有透明漸變的話，視覺上也看不出什麼區別。一些大的背景圖可以優先選擇這種格式。

11、pvr圖片加載速度要比png和jpg快3～5倍（同樣1024*1024 argb8888），png消耗的時間可能是700ms左右，但是pvr只需要100ms左右。如果是pvr.ccz壓縮下，消耗的時間是200ms左右。可見pvr在加載速度上還是有非常大的優勢的。這個應該是因爲png和jpg需要把圖片數據還原爲rgba，但是pvr可以直接把圖片數據傳遞給顯卡。pvrtc4的圖片是可以被powervr顯卡直接支持的。

總結下：

1、最終決定圖片佔用內存的是它的像素格式和大小，與其擴展名無關。png8  png32 jpg pvr只要其像素格式都是argb8888，那麼最終圖片佔用的內存是一樣的。

2、如果不是pvrtc4的格式，那麼不要擴展成2的整次冪，因爲圖片越小，佔用內存越小

3、單單去除透明通道不會減少圖片所消耗的內存，png和jpg圖片也無法減少圖片體積，所以不推薦rgb888的格式。替代選擇rgb565和rgb5551。

5、小心加載圖片時臨時開闢的紋理數據造成的內存飆高，可以考慮加入內存池，及時的開闢和釋放緩衝區。

6、如果是爲了減少圖片體積可以選擇：1、jpg--壓縮比最高，質量較好，但是不支持半透明    2、png8--同樣圖片會比jpg略大一些，使用ImageAlpha進行轉換，視覺上幾乎看不出差別。    這兩種圖片格式都可以極大的減少圖片體積（減少70%～80%），但是無助於減少內存

7、如果是爲了減少內存可以選擇：1、沒有透明色的圖片統一轉換爲rgb565格式，這個時候無法使用png8了，所以png和pvr.ccz圖片大小几乎相同，pvr.ccz速度更快，所以推薦pvr.ccz的rgb565格式    2、如果透明色僅僅是進行關鍵色標註，而沒有漸變混合，那麼推薦rgb5551 (r5_a1)的pvr.ccz格式

8、可以考慮寫個打包系統，統一把資源文件打包，而不是單個文件用pvr.ccz進行zip壓縮，這樣可以獲得更高的效率。（比如我封裝了下暴雪的mpq打包，其讀取速度與本地文件讀取速度相當，這樣就可以獲得最佳的讀取效率）

最後附上我測試的數據日誌，圖片是一張1024*1024的圖片，實際圖片內容大小爲960*700。測試設備iphone4，png jpg等圖片加載代碼修改爲windows版本。tex後面是圖片的加載時間。 over後面的括號裏面是圖片加載所消耗的內存。

2012-12-27 14:28:54.614 HelloCpp[4939:707] cocos2d: surface size: 960x640
Cocos2d: cocos2d: cocos2d-2.1beta3-x-2.1.0
Cocos2d: cocos2d: GL_VENDOR:     Imagination Technologies
Cocos2d: cocos2d: GL_RENDERER:   PowerVR SGX 535
Cocos2d: cocos2d: GL_VERSION:    OpenGL ES 2.0 IMGSGX535-63.24
Cocos2d: cocos2d: GL_MAX_TEXTURE_SIZE: 2048
Cocos2d: cocos2d: GL_MAX_TEXTURE_UNITS: 8
Cocos2d: cocos2d: GL supports PVRTC: YES
Cocos2d: cocos2d: GL supports BGRA8888 textures: NO
Cocos2d: cocos2d: GL supports NPOT textures: YES
Cocos2d: cocos2d: GL supports discard_framebuffer: YES
Cocos2d: cocos2d: GL supports shareable VAO: YES
Cocos2d: cocos2d: compiled with Profiling Support: NO
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map_001_BG_rgb888f.pvr
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(lldb)

第二個日誌是ios版本的圖片加載，其他與上一個相同，可以看到速度要比windows版本的png加載快一倍，但是內存消耗更高

2012-12-27 15:36:10.330 HelloCpp[4979:707] cocos2d: surface size: 960x640
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