TextureFilters（MipMap 生成）如何影响性能？

Question

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，但我无法真正理解它是如何工作的。所以有几个问题：

1. MipMap 是每帧生成一次还是仅在纹理加载时生成一次？
2. 如果每一帧，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），是否仍会重新生成。例如，如果您有一个静态 UI，那么在使用 MipMap 过滤时性能会更差吗？
3. 如果只有一次，为什么它会影响性能？以何种方式影响性能？

我想知道，因为我发现使用（在 LibGDX 中）时一切看起来都好多了：

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

但为什么这不是标准/最佳做法？有什么缺点？如果对于我的应用程序，它不会降低 fps，还有其他缺点吗？更多 GPU/CPU 密集型？更高的电池消耗（对于移动设备）？

Answer 1

只要纹理数据发生变化，就必须生成 Mipmap。只要纹理不改变，也不需要重新创建它们。

它们会影响性能，因为每个纹素的读取操作都会变慢。根据您使用的过滤器类型，GPU 必须从多个 mipmap 级别读取多个纹素来计算最终颜色。

例如，GL_NEAREST 只会读取 1 个纹素并返回它。 GL_LINEAR 已经必须从一个 mipmap 级别读取 4 个纹素并执行双线性插值。如果您现在启用 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 将在大于所需大小的 mipmap 级别中执行一次线性查找（4 texel），并在小于请求的 mipmap 级别中执行一次线性查找。然后将对这两个查找的结果进行插值以获得最终颜色。所以总而言之，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 上的某个位置，并且比没有 mipmap 占用大约多 1/3 的空间。

有关 Mipmapping 的更多详细信息，还应阅读Wikipedia Article，它很好地解释了这一概念。正如 cmets 中的其他人所述，blog 也很好地概述了纹理过滤方法。

_{注意，这里的解释假设是二维纹理。另请注意， 显卡可以很好地优化这个过程，但所描述的技术是它在理论上是如何工作的。}