纹理是渲染器重要的资源，也是比较简单的资源。本文将详细讨论纹理资源的管理。
在资源管理概述中提到，资源就是一堆内存和CPU与GPU的访问权限。纹理管理在资源管理之上，要负责如何使用者一堆内存构造纹理对象，并告诉渲染器如何使用平台相关的纹理对象。下面，我们开始详细论述。
1. 纹理资源
首先纹理资源是GPU可以使用到的资源。它与Buffer资源不同的地方在于，相邻像素的插值计算中，纹理比Buffer简单并快得多，因为有相应的硬件实现。纹理资源字面意义上就像是一张像素图，但它不仅限于二维的像素的图，还有一维和三维的。如下图，截于Practise Rendering and Computation with Direct3D 11
此外，除了作为RenderTarget和DepthStencil的纹理，一般都有mipmap. 纹理的原始数据作为mipmap的第零级，而每往下一级的mipmap尺寸是上一级的一半。这些基本的概念都会在一些图形学的书中出现，这里就不赘述了。
有的纹理资源除了有mipmap之外，还是一个纹理数组(Texutre Array)。Cube Map是一个很特别的纹理数组，其数组大小始终为6，Cube Map Array始终是6的倍数。而Texture3D Array出于存储大小的原因，暂时不被各种API支持。
纹理数组与mipmap通常是统一管理的，使用Subresource的概念。如下图
以一个纹理大小为8个像素，数组大小为3的Texture1D Array对象为例，其subresource的编号一次由第一张纹理的mipmap第0级至第一张的第3级，再从第二级的mipmap第0级开始一次类推。
纹理的管理还有一个很重要的内容，就是像素格式。像素格式有压缩与无压缩之分，压缩的像素格式主要是以BC1-7位代表的有损压缩格式，由于其以4x4像素为单位的存储方式，它会影响其subresource真正的物理大小。如下图
无压缩的纹理在生成mipmap的时候，纹理大小始终与占用的物理内存大小一致，如上图左边的纹理。而BC压缩纹理，其纹理有一个虚拟尺寸，需要将纹理的大小向4对齐，所以其实际占用的内存大小要更多一些。详细请参阅文档 https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/bb694531(v=vs.85).aspx
综上所述，纹理需要管理如下内容。纹理类型，像素格式，纹理大小及Subresource.
2. 设计
在管理纹理的类型，上一文中已经展示方法，就是object_type的scoped枚举类型中赋予相应的值，再来回顾一下
namespace pipeline
{
enum class object_type
{
texture_1d,
texture_2d,
texture_3d,
texture_cube,
texture_1d_array,
texture_2d_array,
texture_cube_array,
texture_rt,
texture_dp,
};
}
像素格式，同样适用一个scoped枚举类型。
namespace pipeline
{
enum class pixel_format
{
unknown,
rgba_32,
//.......
bc_1,
//.......
};
}
下面先给出texture纹理模板的实现，再来详细讨论。
namespace pipeline
{
template <typename Impl>
struct texture_traits;
struct subresource { uint16_t widht; uint16_t height; uint16_t depth; uint16_t array_size; uint16_t mip_level; size_t row_pitch; size_t slice_pitch; byte* ptr; };
template <typename Impl>
class texture : public resource<texture<Impl>>
{public:
using base_type = resource<texture<Policy>>;
using this_type = texture;using subresource_constainer = std::vector<subresource>;
using traits_type = texture_traits<Impl>;
protected:
texture(string const& name, pixel_format format, uint16_t width,
uint16_t height, uint16_t depth, uint16_t array_size, bool has_mipmap) noexcept
: base_type(name)
, width_(width)
, height_(height)
, depth_(depth)
, array_size_(size)
, has_mipmap_(has_mipmap)
, subresources_()
{
}
public:
template <typename = std::enable_if_t<traits_type::is_texture_1d()>>
void resize(uint16_t widht) noexcept
{
width_ = widht;
}
template <typename = std::enable_if_t<traits_type::is_texture_2d()>>
void resize(uint16_t widht, uint16_t height) noexcept
{
width_ = widht;
height_ = height;
}
template <typename = std::enable_if_t<traits_type::is_texture_3d()>>
void resize(uint16_t widht, uint16_t height, uint16_t depth) noexcept
{
width_ = widht;
height_ = height;
depth_ = depth
}
template <typename = std::enable_if_t<traits_type::is_texture_array()>>
void set_array_size(uint16_t array_size) noexcept
{
array_size_ = array_size * traits_type::array_size_unit();
}
void set_pixel_format(pixel_format pixel_format)
{
traits_type::validate_format(pixel_format);
pixel_format_ = pixel_format;
}
uint16_t width() const noexcept
{
return width_;
}
uint16_t height() const noexcept
{
return height_;
}
uint16_t depth() const noexcept
{
return depth_;
}
uint16_t array_size() const noexcept
{
return array_size_;
}
bool& mipmap() noexcept
{
return has_mipmap_;
}
bool mipmap() const noexcept
{
return has_mipmap_;
}
void construct()
{
detail::subresource_generator gen
{
pixel_format_, width_, height_, depth_, array_size_ , has_mipmap_
};
data_ = std::move(gen.data());
size_ = data_.size();
subresources_ = std::move(gen.subresource());
}
decltype(auto) begin() noexcept
{
return subresources_.begin();
}
decltype(auto) end() noexcept
{
return subresources_.end();
}
private:
pixel_format pixel_format_;
uint16_t width_;
uint16_t height_;
uint16_t depth_;
uint16_t array_size_;
bool has_mipmap_;
subresource_constainer subresources_;
};
}
这里之所以要用模板，是为了尽可能的让不写DRY的代码。
剖析resize函数。这个函数有三个知识点。
1. default tempalte parameter & template member function overload resolution;
2. substitution failure is no an error(SFINAE); http://en.cppreference.com/w/cpp/language/sfinae
3. std::enable_if; http://www.boost.org/doc/libs/1_59_0/libs/core/doc/html/core/enable_if.html
如果把resize函数在texture_2D，texture_rt，texture_2d_array等都实现一遍，代码就很DRY了，并且texture_1d不能resize height分量。这里就使用了一些元编程的技巧，通过模板的traits模式做编译期的反射，配合enable_if帮我们在编译期决议resize函数是否有效。简而言之，就是texture_1d如果尝试使用resize两个参数的重载，在编译器就会报错。这样，代码只需要在texture基类实现一遍就能保证既不会出现重复代码， 又保证了编译期的安全性。起来类似的函数同理。
set_pixel_format函数把当前像素格式是否有效的任务分派给了traits来完成。比如texture_3d不能是bc系列的格式，texture_rt与texture_dp都有特定的像素格式。
由于texture是一个复杂对象(complex object)，中间有stl容器作为成员变量，RAII的模式不太适合，因此设置参数的函数都只是一些成员变量的赋值，construct函数才是真正创建它的函数。construct函数会为texture分配内存并填充subresource. detail::subresource_generator是一个辅助类，传递texture创建所需要的全部参数，它将在构造函数中完成对texture的内存分配和填充subresource. 这里为了异常安全(exceptional safe)，所有的创建都在辅助类里面，创建完毕后使用move语义，高效的将创建好的内存和subresource信息移动到texture相应的成员中。如果在创建过程中发生异常，texture的状态不会发生改变，并且辅助类对象可以完美地保证资源不会泄露。下面给出辅助类的设计。
今天先写到这里，明天补充完。