Ptex源碼學習筆記-1

　　Ptex是Walt Disney Animation Studios開發的紋理映射工具。在看一個叫appleseed的渲染器時看到他支持這種紋理，因此就查看一下，發現比較輕量，因此就想趁此機會學習下。

　　Ptex開源代碼主要包含該格式的定義、IO、緩存和一些常見filter。頭文件Ptexture.h定義了紋理的數據結構和全部操做的API，類定義都是抽象類，ctor和dtor都不是public，生成對象須要經過其餘接口來獲取實例，或者調用靜態函數進行操做，釋放對象不能直接調用dtor，統一由release函數delete或返回緩存，大多數對象能夠跨線程共用，因此須要ref count，release時大多隻是減ref。另外定義了一個用來管理對象的指針類PtexPtr，能夠封裝全部對象，並在超出做用域後自動release。

 

主要數據結構：

1. struct Res，定義紋理的分辨率，按像素的log2存儲，長度爲8位int，其ctor能夠用16位int做爲參數，分高低8位儲存uv，最小單元（texel）分辨率爲1*1（ulog2 = vlog2 = 0），支持tile劃分。
2. FaceInfo，定義面信息，主要包括面的分辨率、相鄰面和相鄰邊（對應相鄰面的邊ID），相鄰面爲32位int數組，一個面有4個相鄰面，-1表示該相鄰面爲空，相鄰邊爲8位uint，每一個長度爲2位，合併爲8位保存，相鄰面的遍歷按邊的ID從底部逆時針進行，邊的左右頂底在該頭文件的enum定義中（三角形沒定義），若是相鄰面是細分面（有多個面在當前面的同一邊），則以逆時針遍歷第一個遇到的面爲整個相鄰面的ID。

 

讀取header信息：

　　紋理信息保存在PtexTexture對象中，該對象不能由本身生成，只能經過靜態open函數（PtextReader）或PtexCache接口生成。首先，鎖mutex，將ptex文件以二進制形式打開（不轉譯回車和換行字符）並設置buffer，而後讀取header，保存有各類校驗信息和大小數目參數，以此對讀取的文件進行校驗，而後讀取extended header，header中能夠定義extended header的大小，struct ExtHeader的大小爲40字節，因此在讀取時應該以最小的爲準，而後計算各個數據的起始位置，調用讀取函數，包括：

1. 讀取面信息。讀取過程分三步，首先從壓縮的文件中讀取FaceInfo，每次讀取header中定義的faceinfosize或着16384字節（faceinfosize > BlockSize）爲一個block，而後生成rfaceid（先按面在內存中的儲存順序分配id，而後以面的uv分辨率最小的那個做爲依據降序排列面的順序，該順序就是rfaceid，面爲常量則分辨率看成1），並創建rfaceid和faceid的映射關係，最後更新已使用的內存數。
2. 讀取面的常量像素值。讀取過程分三步，第一和三步同上，第二步爲alpha通道的預乘處理，先判斷alpha通道的位置來肯定須要預乘的通道，而後根據不一樣的像素存儲類型歸一化alpha值，最後將歸一化的alpha值與須要預乘的通道的像素值相乘。
3. 讀取層次信息。讀取過程分三步，第一和三步同上，第二步爲層次定位，依次儲存每一層次的開始位置。
4. 讀取編輯數據。讀取過程分三步，首先肯定編輯位置，而後根據編輯的類型讀取，分爲面數據和元數據兩類，先讀取對應的編輯header，而後保存編輯內容，編輯面數據還須要讀取面的常數像素值，最後更新內存使用記錄。

 

獲取紋理數據：

　　大部分數據能夠經過簡單返回得到，下面主要看幾個比較複雜的數據：

1. 獲取元數據。元數據分meta data和large meta data兩類，其大小分別定義在header和extheader中。二者的獲取相似，都是創建kv映射，key爲string表示名字，value爲entry存儲元數據，entry內保存了數據位置做爲key，直接從內存將所需數據拷貝到指定位置，區別在於lmd的entry沒有保存解壓後的數據，而是數據的位置，只有在載入並引用後才能訪問，有一個flag標識lmd。
2. 獲取一個面的紋理數據。有四種獲取方式，獲取最高分辨率的紋理、獲取指定分辨率的紋理、獲取硬盤上保存的最高分辨率的紋理、獲取硬盤上保存的指定分辨率的紋理。前兩種是把數據拷貝到指定buffer裏，後兩種是返回facedata的指針，在獲取指定分辨率的紋理時，若是mipmap有對應的分辨率就直接從mipmap獲取，不然就用最近的分辨率生存新的紋理。第一種：首先獲取面的分辨率，而後調用第二種函數。第二種：使用PtexPtr管理對象，調用第四種函數獲取facedata指針，若是是常數，則直接用該像素充填buffer；若是不是常數且分tile，則按tile（v major遍歷）充填buffer，若是tile爲常數，則直接用該像素充填tile的第一行，而後用第一行充填其餘行，若是tile不是常數，則根據stride大小決定拷貝方式，若是stride等於行長度，則直接總體拷貝相應數據到tile，不然按行拷貝，若是不是常數且不分tile，則根據stride大小決定拷貝方式。第三種：獲取level 0後根據level獲取facedata，若是level沒有被讀取過，則初始化level，若是face沒有和level創建關係，則根據face data header的編碼方式初始化指定facedata並保存。第四種：主要處理mipmap，若是設置的分辨率不須要reduction則直接獲取level 0的facedata，若是是對稱reduction，則用u方向的reduction做爲levelid直接查找facedata，若是不能查到，則須要動態reduction，首先在cache裏查，若是沒有則生存新的reduction，根據reduction的方向（u或v）來reduce，生存後存入reduction cache並返回facedata。
3. 獲取一個面的紋理的一個texel數據。有兩種獲取方式，獲取最高分辨率紋理的texel、獲取指定分辨率紋理的texel。兩種方式基本相似，首先獲取實際通道數，而後獲取facedata，而後就能夠獲得像素值，而後根據第一通道位置來設置像素保存的偏移量，最後保存，若是像素值不是float，則轉成float保存。兩者的區別在獲取facedata，第二種須要根據reduction來肯定mipmap的level獲取相應facedata。