[RFC] 支持 sRGB

[zhuxudong]

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 (${{\color{red}待定，是否需要向下兼容以及不支持 sRGB 的机型？}}$)。

关键问题和解决方案

1. 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。
• 因为存在 webgl1.0 插件都不支持的机型，所以需要兼容这块。

2. Mipmap 支持问题

只有 WebGL2.0 的 SRGB8_ALPHA8格式才支持自动生成 Mipmap，否则会报以下错误:

这个是 WebGL 底层的缺陷，无法绕过去。

调研结果：Threejs 检查报错，不强制禁止；Babylonjs 不检查也不强制禁止；

我们可以判断当前环境 sRGB 是否支持 mipmap，如果不支持的话，引擎做以下处理：

• 禁止调用 generateMipmap。
• 强制采样方式TEXTURE_MIN_FILTER 为 gl.NEAREST 或者 gl.LINEAR。

3. 开关设计

调研结果：

• 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 。

4. 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。
• 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。
• Skybox 非 RGBM 模式时的天空纹理。

5. 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	SRGBA_ASTC_4X4
etc	ETC2_RGBA8	${{\color{red} ETC2\_SRGBA }}$
	ETC2_RGB	ETC2_SRGB
bptc	BC7	BC7_SRGBA
s3tc + WEBGL_compressed_texture_s3tc_srgb	BC3	BC3_SRGBA
	BC1	BC1_SRGB
pvrtc	PVRTC_RGBA4	不支持 sRGB，直接降级
	PVRTC_RGB4
降级	downgrade R8G8B8A8	${{\color{red} SRGBA}}$

附录