Virtual Texture — Wu Chenfeng

巨大纹理中只有少量区域可见，整级加载会带入大量暂时用不到的内容。虚拟纹理把每级mip切成页，让逻辑页映射到有限的物理槽位。采样地址、缺页回退和槽位寿命必须一起成立，否则会出现接缝、错误页面或闪烁。

逻辑页与物理槽

以下模型使用正方形纹理，基级有N×N页，N为2的幂；每页内部为B×B纹素，边框宽b。本文页网格模型只覆盖整数层级 0 <= m <= log2(N)。第m级有 n=N/2^m 页，单个物理槽的边长为 S=B+2b。所有坐标先限定到[0,1)，Wrap材质先取小数部分，Clamp材质则处理1处的页索引上界。

给定虚拟UV，目标页坐标和页内位置为：

$p=\lfloor uv\,n\rfloor,\qquad f=uv\,n-p.$

页表键是(m,p.x,p.y)，表项至少记录槽坐标、有效位与内容版本。若槽坐标为s、物理缓存尺寸为C纹素，归一化采样坐标为：

$uv_{physical}=\frac{sS+b+fB}{C}.$

除法逐分量执行。这采用连续纹素边界坐标，页内第一个纹素中心对应f=0.5/B；公式不能再额外加半纹素。例：N=2、B=4、b=1，UV=(0.5625,0.0625)落在基级页(1,0)的首个纹素中心。该页映射到槽(1,0)、缓存为12×12时，物理UV为(7.5/12,1.5/12)。

到 m=log2(N) 时，整张纹理缩成一页，但这一页仍有 B×B 个内部纹素。完整纹理链更粗的 B/2、B/4 至 1×1 级属于尾部 mip，需要单独存放、打包或采用能够隔离过滤的布局；不能把本页的整数页数公式继续除到小于一。本文地址模型对这些层级明确报超范围，不把它们误报为缺少驻留祖先。产品也可以选择截断最粗层：UE5.6文档说明最低分辨率mip受Tile尺寸限制，高频内容可能因此出现混叠；这属于具体实现的画质取舍。

缺页回退

目标页未驻留时，记录该目标键用于反馈，然后依次查找更粗层。每到一层都按该层n重新计算p和f，不能保留细页的局部坐标。例如UV=(0.75,0.25)在基级页(1,0)内的局部位置是(0.5,0.5)，回退到唯一根页后却应读取根页的(0.75,0.25)。

系统必须钉住根页或定义始终可用的占位纹理。祖先存在是资源保证；查询所有祖先仍未命中时应报告非法驻留状态。反馈去重后才进入IO队列，上传完成前继续使用祖先。

reference.py的vt_address展开了目标页、祖先搜索与物理地址计算。页表可直接保存最佳可用祖先以减少查询，但每次发布新映射时都要维护这项一致性。

过滤与页边框

逻辑邻页在缓存中通常不相邻。每页边框应复制同一级mip的逻辑邻接纹素；仅重复本页边缘会改变跨页信号，产生接缝。纹理外边界再按全局Wrap或Clamp规则生成。边框开销为 (B+2b)^2/B^2-1，B=128、b=4时约为12.9%。

过滤核的足迹必须留在正确填充的区域内。较宽的各向异性核可能超过边框，需限制各向异性、增加边框或拆分采样。不能对整个物理缓存直接生成普通mip链，因为相邻槽可能属于无关页面。三线性过滤通常分别查询相邻两个虚拟mip并混合，或由等价的专门布局处理；硬件跨物理槽缩小不能代替这一步。

物理UV包含页号跳变，直接对它求导会在页边界产生巨大梯度。先由原始虚拟UV求导，选定驻留层后将梯度按 n*B/C 缩放，再用显式梯度采样。若缓存只提供单级页图像，应采用与该布局一致的过滤策略。

槽位发布与回收

槽位替换先使未来页表不再指向旧内容，再等待旧页表版本的录制保留退出，以及所有已提交的读取工作结束。已录制但尚未提交的命令仍可消费旧映射，完成值之外还要保留这份引用，具体协议见GPU资源生命周期。然后上传新页和边框，完成同步，最后发布带新版本的映射。仅等待上传完成不足以保护仍读取旧页的帧。

页表采用逐帧版本或双缓冲时，还要跟踪每个版本的完成值；CPU完成IO也不表示GPU纹理已可采样。缓存容量、在途上传和等待回收槽分别记账，防止把同一槽重复分配。

运行时虚拟纹理

运行时虚拟纹理把地形、道路或材质结果渲染到页中。消费方的地址机制相同，生产方还要维护脏页、更新频率和依赖。源材质变化而页未失效时会读到陈旧结果；页级更新也需要与正在使用该页的消费者同步。

设页表版本7把逻辑页A指向槽3，GPU帧20仍在读取版本7。CPU想把槽3给B，先准备版本8移除A，但不能立刻覆盖槽3：帧20依然可能按旧表读取。等帧20的完成值到达，再上传B及其边框；上传完成并建立采样依赖后，版本9才发布B→槽3。版本8期间A回退祖先，B也继续缺页。

如果先上传B、再删除A的映射，A会短暂显示B的内容；如果只修改当前页表却忽略在途旧版本，也有相同风险。页表版本与槽内容版本共同决定一次采样的身份。

验证方法

给每页填唯一颜色并叠加页号，分别检查页边界、父页回退和槽位循环替换。测试相机瞬移、反馈延迟与缓存不足，记录实际驻留层、缺页数量和从请求到可用的帧数。过滤测试使用逻辑上连续、物理上不相邻的页。

运行 python -B 知识库/examples/revision_06_08/test_reference.py 验证页首纹素中心、祖先局部坐标、无回退错误，以及非2的幂网格和超出模型尾部层级的拒绝。CPU模型只计算地址；页表纹理、GPU反馈、RVT写入、跨页过滤和性能均为尚未验证。

参考资料

Epic，Streaming Virtual Texturing，UE5.6：2026-10-22核读页面粒度、性能、Tile Border限制与反应式流送；本文地址公式是明确布局下的独立推导。
Epic，Runtime Virtual Texturing：运行时页面内容生成与消费者关系；实际工程配置与捕获另验。