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[RFC] 支持 sRGB #2563

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zhuxudong opened this issue Feb 18, 2025 · 3 comments · Fixed by #2593
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[RFC] 支持 sRGB #2563

zhuxudong opened this issue Feb 18, 2025 · 3 comments · Fixed by #2593
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@zhuxudong
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zhuxudong commented Feb 18, 2025 •
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背景和价值

如 #1227 描述， 现在引擎 shader 中采样的纹理有很多 gammaToLinear 的操作，如果支持硬件级别的 sRGB 纹理格式，有以下优点：

  • 性能优化。利用 GPU 硬件特性，自动执行规范的 sRGB → Linear 转换，并减少了 Shader 中 pow 等计算指令次数。
  • 精准的色彩表现。符合 IEC 61966-2-1 标准，比 pow(2.2)更准确，保证美术资源色彩一致性。
  • 易用性。用户不用写 gammaToLinear 那一坨代码了。(待定，可能仍需要考虑 webgl 1.0)

关键问题和解决方案

1. 哪些纹理需要 sRGB 格式

一般跟视觉相关的纹理都需要 sRGB 格式，用户可以选中纹理，自己切换为 sRGB 格式，以下引擎内置的纹理也需要改为 sRGB：

  • PBR 的基础纹理、高光纹理、自发射纹理、SheenColor、非 RGBM 模式时的 IBL。
  • Blinn-Phong 的漫反射纹理、自发射纹理、高光纹理。
  • Unlit 的基础纹理。
  • 粒子系统的基础纹理。
  • (管线的 camera_OpaqueTexture)。
  • (后处理系统的纹理)。
  • material_BloomDirtTexture
  • Skybox 非 RGBM 模式时的天空纹理。
  • Text
  • Sprite
  • UI
  • Spine

2. Loader 新增 sRGB

  • Texture2DLoader 新增 params.isSRGBColorSpace，默认 false
  • TextureCubeLoader 新增 params.isSRGBColorSpace，默认 false
  • 编辑器 Texture Encoder/Decoder 新增 isSRGBColorSpace 为 nextUint8
  • SpriteAtlasLoader 强制 sRGB。

3. 开关设计

  • 引擎 Runtime 测 ，纹理构造体入参新增 sRGB 开关。
  • 编辑器测，纹理新增 sRGB 开关 。
  • sRGB 格式只对 R8G8B8 和 R8G8B8A8 格式生效，当纹理格式为 R16G16B16A16，Alpha8 等非 sRGB 格式时，和调研结果一致，都以纹理格式为准，忽略 sRGB 开关。

4. 兼容性问题

  • sRGB 在 WebGL2.0 中默认支持，在 WebGL1.0 中可以通过 EXT_sRGB 插件支持。在生成纹理时，ext.SRGB_EXT对标 gl2.SRGB8；ext.SRGB_ALPHA_EXT对标gl2.SRGB8_ALPHA8；在生成 MSAA 时，使用gl2.SRGB8_ALPHA8。

  • 当存在 webgl1.0 插件都不支持的机型 时，是否还需要兼容这块逻辑写 toLinear 的shader 代码？

    Babylon Three
    采样纹理的 shader 代码中有 GAMMAALBEDO 等宏开关，配合 texture.gammaSpace来决定是否需要 toLinear；当开启 sRGB 后，会关闭 GAMMAALBEDO 等宏开关，不考虑 sRGB 都不支持的设备 在 r163 版本之前， 通过 CPU 处理 的方式兼容这块逻辑 ， 从r163 开始不再支持 webgl 1.0 ，并删除了 CPU 处理的逻辑

由于 webgl1.0 可能仍无法舍弃， 在 shader 代码里面写一大坨 #if 又非常恶心，建议增加 CPU 处理的方法，当识别到不支持 sRGB 时再走这块逻辑，虽然开销很大，但是踩中几率非常小只有不到1%，且以后方便删除。

5. Mipmap 支持问题

只有 WebGL2.0 的 SRGB8_ALPHA8格式才支持自动生成 Mipmap，否则会报错，这个是 WebGL 底层的缺陷，无法绕过去。

Babylon Three Unity
不提示，不阻止 提示用户sRGB要使用 RGBA 格式，但是不阻止 手动生成 mipmap 数据

我们可以判断当前纹理 sRGB 组合是否支持 mipmap，如果不支持的话，关闭 mipmap 开关；在未来，我们还可以在编辑器支持手动生成 mipmap 的能力。

6. 压缩纹理

  • Encoder 测支持 sRGB。
  • Decoder 测支持解析，etc 和 s3tc 参考官方说明，综合如下：
压缩格式 + sRGB 插件 原 TextureFormat sRGB 新增
astc ASTC_4x4 COMPRESSED_SRGB8_ALPHA8_ASTC_4x4_KHR
etc ETC2_RGBA8 SRGB8_ALPHA8_ETC2_EAC
ETC2_RGB SRGB8_ETC2
bptc BC7 COMPRESSED_SRGB_ALPHA_BPTC_UNORM_EXT
s3tc +
WEBGL_compressed_texture_s3tc_srgb		 BC3 COMPRESSED_SRGB_ALPHA_S3TC_DXT5_EXT
BC1 COMPRESSED_SRGB_S3TC_DXT1_EXT
pvrtc PVRTC_RGBA4 不支持 sRGB，直接降级
PVRTC_RGB4
降级 downgrade R8G8B8A8 SRGB8_ALPHA8

附录

  • mipmap 报错：
    Image
    Image

  • three 检查格式：
    Image
    Image

  • 其他格式忽略 sRGB：
    Image
    Image
    Image

  • Babylon gammaSpace 和 sRGB 配合

Image
Image
Image

  • three 不再支持 WebGL1 且删除 CPU 处理方案

Image
@zhuxudong zhuxudong added enhancement New feature or request rendering Rendering related functions labels Feb 18, 2025
@zhuxudong zhuxudong added this to the 1.5 milestone Feb 18, 2025
@zhuxudong zhuxudong self-assigned this Feb 18, 2025
@GuoLei1990 GuoLei1990 added the RFC label Mar 13, 2025
@GuoLei1990
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  • gl2.SRGB8_ALPHA8 对应 srgb8_alpha8_ext 的扩展版是否也可以自动生成 mipmp
  • 按照调研 Babylon 应该是彻底做了兜底逻辑且只考虑 Albeo 纹理，Three.js 完全不考虑
  • 对于编辑器后续的自动检测需要考虑下，否则体验不好

@zhuxudong
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Member Author

是的，编辑器需要重点考虑一下体验提升，现在 sRGB会影响到 Sprite、UI、Spine、Lottie 8000 、Material 等所有用到纹理的元素，影响有点大

@zhuxudong
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Member Author

是的，编辑器需要重点考虑一下体验提升，现在 sRGB会影响到 Sprite、UI、Spine、Lottie、Material 等所有用到纹理的元素，影响有点大

解决方案是否可以默认开启 sRGB。
我看 Unity 拖拽进去的图片，都默认开启 sRGB，的确满足了大部分场景，只有法线、粗糙金属等纹理才需要手动关闭 sRGB 开关，并且 Unity 的法线部分还有个提示：
Image

@zhuxudong zhuxudong mentioned this issue Mar 20, 2025
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@zhuxudong zhuxudong linked a pull request Mar 20, 2025 that will close this issue
Support sRGB color space #2593
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@zhuxudong zhuxudong

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Support sRGB color space zhuxudong/engine
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@GuoLei1990 @zhuxudong
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