Sparse virtual textures 学习笔记
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Nathan Gauër的Sparse virtual textures
稀疏虚拟纹理概述
sparse virtual texture（SVT）方案是由Id Software提出，用来解决Texture加载问题的一套解决方案，解决了带宽和内存不足的问题。
在Id Software的方案之后，业界又相继提出以下的的方案：
- Procedural Virtual Texture
- Adaptive Procedural Virtual Texture
- Hardware Virtual Texture
稀疏虚拟纹理的历史沿革
最早期的SVT思想，是受Mesh的LOD启发。不同LOD的Mesh对应着不同的网格面数，对应地也应加载不同大小的texture。
在1998年，Tanner发表了一篇《The Clipmap: A Virtual Mipmap》的论文，文中提到了一种叫clipmap的技术。后来被Id Software引入并改进，称之为MegaTexture
clipmap的基本思想是：设置一个mipmap大小的上限，超过这个上限的mipmap会被clip掉，也就是不会加载到内存中
Software Virtual Texture
在MegaTexture的基础上，Id Software提出了virtual texture的概念，这个概念取自于virtual memory。与virtual memory似的是，一个很大的texture将不会全部加载到内存中，而是根据实际需求将需要的部分加载。如下图所示：
基本思路是：将虚拟纹理的Mipmap chain分割为相同大小的Tile或Page，这里的纹理是虚纹理，然后通过某种映射，映射到一张内存中存在的纹理，这里的纹理是物理纹理，在游戏视野发生变化的时候，一部分物理纹理会被替换出去，一部分物理纹理会被加载。
稀疏虚拟纹理(sparse virtual texture)。简单地说，就是在着色器中重新实现分页（pagination），可以拥有无限的纹理，同时保持 GPU 内存使用量恒定。
1 步骤 1 - 手工制作分页
1.1 分页概述
要理解 SVT 如何工作，首先要了解什么是分页：
在大多数计算机上，数据存储在 RAM 中。RAM 是一个线性缓冲区，其第一个字节位于地址 0，最后一个字节位于地址N。因为某些原因，使用真实地址并不方便。因此有人发明了分段（segmentation），后来演变为分页。这个想法很简单：使用虚拟地址（virtual address），由 CPU 将其转换为实际 RAM 地址。
在上图中：左侧是虚拟内存，可以看见虚拟内存的地址是线性连续的。共分为4个page。虚拟内存中每个page，都线性映射到page table中的一个entry。
下面举例说明，利用page和page table，如何将一个virtual RAM address（VRA）映射到physical RAM address（PRA）。例子中的page的大小是4KB，即4096个字节。每个虚拟地址VRA，可以用公式表示为：
VRA = PageIndex * 4096 + Offset
其中PageIndex表示该page对应于page table中的第几个entry，从0开始算起。4096就是page的大小4KB，Offset则是该VRA在page中，相对于page起始地址的偏移值。
- 假如有VRA为9416，将其除以4096，得到商为2，余为1224。
- 上一步得到的商就是PageIndex值，余数就是Offset，这表示，VRA=9416的地址，对应的page table的第2个entry。
- 假定第2个entry记录的实际物理页空间的首地址为20480，则PRA = 20480 + Offset = 21704
