关于深度的一个笔记

简述: 记录看文档到时看到的比较好的 空间转换用的图,和一些术语的全拼
csdn原文地址

一个顶点从相机空间到到视平面的坐标变化过程。包含了投影变换,透视除法,视口变换。

知识点

  1. Clip Space并不等于NDC空间。通过透视除法才从ClipSpace变换到了NDC空间。

  2. 在相机空间 ViewSpace,深度 z 就是线性的

  3. 相机空间的深度计算方式[0,1]的空间

    • F_{Depth}=\frac{z-near}{far-near}
  4. NDC 中的深度

    • 在 D3D 中为 [0,1],
    • 在 OpenGL 中为 [-1,1]
  5. 经过投影矩阵的变化后,线性深度 z z z将会被映射成为深度 d。
    在D3D中,z会被规范到 [ 0 , 1 ],令 g(z)为映射函数,有:

    g(z)=A+\frac{B}{z}
    0 \leq g(z)\leq 1
    n\leq z \leq f
    z=nz=f 带入,有:
    A+\frac{B}{n}=0
    A+\frac{B}{f}=1
    得:
    A=\frac{f}{f-n}
    B=-\frac{nf}{f-n}
    所以 g(z)=
    g(z)=\frac{f}{f-n}-\frac{nf}{(f-n)z}
    这就是 通常 DepthBuffer 中保存的值,非线性的,原文 2.3 深度可视化 里有将非线性深度转到线性深度的方法

  • 原文中的 还原公式还原到是near 到 far 的值,也就是不是 [0,1] 的值,

    //OpenGLes
    float z=d*2-1;
    float4 p=_ProjectionParams;
    float far=p.z;
    float near=p.y;
    z=(2*far*near)/(far+near-z*(far-near));  //原文计算到这里,我将得到的结果输出看到一片白,证明其结果是肯定大于1的
    z=z/(far-near);//这里除以了 远近裁切面的距离,能得到类似原文中的可视化深度效果
    

这个在 Unity 的 shader 就比较常见了, 可以在 shaderlab 里很多地方搜跟这个相关的注释

        // zBufferParam = { (f-n)/n, 1, (f-n)/n*f, 1/f }

Unity ASE

ASE 里有个节点叫 ScreenDepth 用于获取深度缓冲的深度值,他有两个模式一个是 EyeSpace ,一个是 0-1 space ,还有一个 ConvertToLinear 选项。

ScreenDepth 节点

官网参数说明
  • EyeSpace: 得到的是相机空间的实际距离值
  • 0-1:得到是0 -1 的值,0 最近 1最远
  • ConvertToLinear:将深度值转换为线性。这里官方提示 这个应该只在 透视相机里可以勾选

术语全拼

View Space:ViewCoordinateSystem 相机空间
HClip Space :Homogeneous ClipCoordinateSystem 齐次裁剪空间
NDC:NormalDeviceCoordinate 规格化设备空间

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