图像格式 (Image Format)

图像格式描述纹理和渲染缓冲中图像存储数据的方式，定义图像数据的含义。

图像格式分为三种基本类型：颜色格式、深度格式和深度/模板格式。

颜色格式

OpenGL 中的颜色以 RGBA 格式存储，每个颜色包含红 (R)、绿 (G)、蓝 (B) 和 Alpha (A) 四个分量。Alpha 值没有固有含义，通常用作透明度，但实际取决于着色器的使用方式。

颜色格式有三种存储方式：

1. 归一化整数 (Normalized Integer) - 映射到浮点范围
2. 浮点 (Floating-point) - 直接存储浮点值
3. 整数 (Integral) - 存储整数值

格式命名语法

GL_[components][size][type]

• components：R、RG、RGB 或 RGBA
• size：每分量位数
• type：类型后缀

类型后缀	含义
(无)	无符号归一化整数 [0, 1]
_SNORM	有符号归一化整数 [-1, 1]
F	浮点
I	有符号整数
UI	无符号整数

示例：

• GL_RGBA8：4 分量无符号归一化，每分量 8 位
• GL_RGBA32F：4 分量浮点，每分量 32 位
• GL_RGB8UI：3 分量无符号整数，每分量 8 位
• GL_R16F：1 分量浮点，每分量 16 位

各类型支持的位深

格式类型	每分量位深
无符号归一化	2, 4, 5, 8, 10, 12, 16
有符号归一化	8, 16
无符号整数	8, 16, 32
有符号整数	8, 16, 32
浮点	16, 32

特殊颜色格式

• GL_R3_G3_B2：R 和 G 各 3 位，B 仅 2 位
• GL_RGB5_A1：RGB 各 5 位，Alpha 1 位
• GL_RGB10_A2：RGB 各 10 位，Alpha 2 位（帧缓冲常用）
• GL_RGB10_A2UI：无符号整数版本
• GL_R11F_G11F_B10F：特殊 11/10 位浮点（节省空间，无符号）
• GL_RGB9_E5：RGB 各 9 位精度，共享 5 位指数
• GL_RGB565：R 和 B 各 5 位，G 为 6 位

sRGB 色彩空间

OpenGL 支持两种 sRGB 格式：

• GL_SRGB8：sRGB 图像，无 Alpha
• GL_SRGB8_ALPHA8：sRGB 图像，线性 Alpha

着色器采样 sRGB 纹理时，值会自动转换为线性色彩空间。当用作渲染目标时，若启用 GL_FRAMEBUFFER_SRGB，输出颜色会自动转换为 sRGB。

INFO

大多数现代硬件（GL 3.0+）会在过滤前进行色彩空间转换。

压缩格式

纹理压缩是节省内存的重要工具。压缩格式分为两类：通用压缩格式和特定压缩格式。

通用压缩格式

GL_COMPRESSED_[components]

如 GL_COMPRESSED_RGB、GL_COMPRESSED_RGBA、GL_COMPRESSED_SRGB。驱动程序自行决定压缩方式，不保证具体实现。

RGTC 压缩格式

• GL_COMPRESSED_RED_RGTC1：单分量无符号归一化
• GL_COMPRESSED_SIGNED_RED_RGTC1：单分量有符号归一化
• GL_COMPRESSED_RG_RGTC2：双分量无符号归一化
• GL_COMPRESSED_SIGNED_RG_RGTC2：双分量有符号归一化

BPTC 压缩格式 (OpenGL 4.2)

• GL_COMPRESSED_RGBA_BPTC_UNORM：4 分量无符号归一化
• GL_COMPRESSED_SRGB_ALPHA_BPTC_UNORM：sRGB 色彩空间
• GL_COMPRESSED_RGB_BPTC_SIGNED_FLOAT：3 分量有符号浮点
• GL_COMPRESSED_RGB_BPTC_UNSIGNED_FLOAT：3 分量无符号浮点

S3TC/DXT 压缩格式

通过扩展 EXT_texture_compression_s3tc 支持，几乎所有实现都支持：

• GL_COMPRESSED_RGB_S3TC_DXT1_EXT
• GL_COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT1_EXT
• GL_COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT3_EXT
• GL_COMPRESSED_RGBA_S3TC_DXT5_EXT

sRGB 版本通过 EXT_texture_sRGB 扩展提供。

WARNING

压缩图像不可用作渲染目标。附加压缩图像到帧缓冲对象会导致 FBO 不完整。

深度格式

深度格式存储深度信息：

• GL_DEPTH_COMPONENT16：16 位深度
• GL_DEPTH_COMPONENT24：24 位深度
• GL_DEPTH_COMPONENT32：32 位深度（归一化整数）
• GL_DEPTH_COMPONENT32F：32 位浮点深度

32 位浮点深度纹理可用于阴影纹理查找函数。

深度/模板格式

组合深度和模板缓冲：

• GL_DEPTH24_STENCIL8：24 位深度 + 8 位模板
• GL_DEPTH32F_STENCIL8：32 位浮点深度 + 8 位模板

纯模板格式

格式为 GL_STENCIL_INDEX#，其中 # 为位数（1、4、8、16）。

WARNING

强烈建议仅使用 8 位模板格式。

必需格式

OpenGL 规范要求实现必须精确支持以下格式（或更高精度）：

纹理和渲染缓冲通用

基础格式	数据类型	每分量位深
RGBA, RG, R	无符号归一化	8, 16
RGBA, RG, R	浮点	16, 32
RGBA, RG, R	有符号整数	8, 16, 32
RGBA, RG, R	无符号整数	8, 16, 32

其他必需格式：

• GL_RGBA4、GL_RGB5_A1、GL_RGB565
• GL_RGB10_A2、GL_RGB10_A2UI
• GL_R11F_G11F_B10F、GL_SRGB8_ALPHA8
• GL_DEPTH_COMPONENT16、GL_DEPTH_COMPONENT24、GL_DEPTH_COMPONENT32F
• GL_DEPTH24_STENCIL8、GL_DEPTH32F_STENCIL8
• GL_STENCIL_INDEX8

仅纹理

基础格式	数据类型	每分量位深
RGB	无符号归一化	8, 16
RGBA, RGB, RG, R	有符号归一化	8, 16
RGB	浮点	16, 32
RGB	有/无符号整数	8, 16, 32

其他：GL_SRGB8、GL_RGB9_E5

图像格式查询

核心版本：4.3
扩展：ARB_internalformat_query, ARB_internalformat_query2

void glGetInternalformativ(GLenum target, GLenum internalformat, GLenum pname, GLsizei bufSize, GLint *params);
void glGetInternalformati64v(GLenum target, GLenum internalformat, GLenum pname, GLsizei bufSize, GLint64 *params);

常用查询参数：

参数名	说明
GL_NUM_SAMPLE_COUNTS	有效采样数数量
GL_SAMPLES	有效采样数数组
GL_INTERNALFORMAT_PREFERRED	实现首选的内部格式
GL_READ_PIXELS_FORMAT	glReadPixels 最优格式
GL_READ_PIXELS_TYPE	glReadPixels 最优类型
GL_TEXTURE_COMPRESSED_BLOCK_SIZE	压缩块大小（字节）

遗留格式

WARNING

以下格式已在核心 OpenGL 3.1 中移除，不建议使用。

亮度/强度格式：

• GL_INTENSITY → vec4(I, I, I, I)
• GL_LUMINANCE → vec4(L, L, L, 1)
• GL_LUMINANCE_ALPHA → vec4(L, L, L, A)

建议使用纹理通道重映射 (Swizzle Mask) 替代。