如何在iOS中正确地线性化OpenGL ES中的深度？

Question

我正在尝试使用OpenGL为iOS应用程序渲染forrest场景。 为了使它更好一些，我想在场景中实现深度效果。 但是我需要OpenGL深度缓冲区的线性化深度值才能这样做。 目前我在片段着色器中使用了一个计算（我在这里找到）。

因此我的terrain片段着色器看起来像这样：

#version 300 es

precision mediump float;
layout(location = 0) out lowp vec4 out_color;

float linearizeDepth(float depth) {
    return 2.0 * nearz / (farz + nearz - depth * (farz - nearz));
}

void main(void) {
    float depth = gl_FragCoord.z;
    float linearized = (linearizeDepth(depth));
    out_color = vec4(linearized, linearized, linearized, 1.0);
}

但是，这会产生以下输出：

正如你所看到的，你越远“越远”，得到的深度值就越“条纹”（特别是在船后面）。 如果地形图块靠近相机，输出有点可以..

我甚至尝试了另一种计算：

float linearizeDepth(float depth) {
    return 2.0 * nearz * farz / (farz + nearz - (2.0 * depth - 1.0) * (farz - nearz));
}

这导致了一个太高的价值，所以我通过划分来缩小它：

float linearized = (linearizeDepth(depth) - 2.0) / 40.0;

然而，它给出了类似的结果。

那么如何在近平面和远平面之间实现平滑，线性的过渡，没有任何条纹？ 有没有人有类似的问题？

Answer 1

问题是你存储了被截断的非线性值，因此当你稍后查看深度值时，你会得到波动的结果，因为你失去了准确性，你离znear平面越远。 无论你评价什么，你都不会获得更好的结果，除非：

1. 精度损失较低

   您可以更改znear,zfar值，使它们更接近。 尽可能多地放大znear，以便更准确的区域覆盖更多的场景。

   另一个选择是每个深度缓冲区使用更多位（16位太低）不确定是否可以在OpenGL ES中执行此操作，但在标准OpenGL中，您可以在大多数卡上使用24,32位。

2. 使用线性深度缓冲

   因此将线性值存储到深度缓冲区中。 有两种方法。 一个是计算深度，因此在所有基础操作之后，您将获得线性值。

   另一种选择是使用单独的纹理/ FBO并将线性深度直接存储到它。 问题是你不能在同一个渲染过程中使用它的内容。

[Edit1]线性深度缓冲区

要线性化深度缓冲区本身（而不仅仅是从中获取的值），请尝试：

顶点：

varying float depth;
void main()
    {
    vec4 p=ftransform();
    depth=p.z;
    gl_Position=p;
    gl_FrontColor = gl_Color;
    }

分段：

uniform float znear,zfar;
varying float depth; // original z in camera space instead of gl_FragCoord.z because is already truncated
void main(void)
    {
    float z=(depth-znear)/(zfar-znear);
    gl_FragDepth=z;
    gl_FragColor=gl_Color;
    }

在CPU端线性化的非线性深度缓冲区（就像你一样）：

线性深度缓冲GPU侧（如您所愿）：

场景参数是：

// 24 bits per Depth value
const double zang =   60.0;
const double znear=    0.01;
const double zfar =20000.0;

简单的旋转板覆盖整个深度视野。 展位图像由glReadPixels(0,0,scr.xs,scr.ys,GL_DEPTH_COMPONENT,GL_FLOAT,zed); 并在CPU端转换为2D RGB纹理。 然后渲染为单个QUAD覆盖单位矩阵的整个屏幕......

现在要从线性深度缓冲区获取原始深度值，您只需执行以下操作：

z = znear + (zfar-znear)*depth_value;

我使用古老的东西只是为了保持这个简单，所以把它移到你的个人资料......

请注意，我不在OpenGL ES和IOS中进行编码，所以我希望我没有错过与此相关的内容（我习惯于Win和PC）。

为了显示差异，我将另一个旋转的板添加到同一场景（因此它们相交）并使用彩色输出（不再获得深度）：

正如您所见，线性深度缓冲区要好得多（对于覆盖大部分深度FOV的场景）。