从鼠标位置和深度图计算3D点

Question

我需要使用渲染的深度图从屏幕空间位置计算3D坐标。 不幸的是，使用常规光线追踪对我来说不是一个选择，因为我正在处理包含大约5M面的东西的单个几何体。

所以我想我会做以下事情：

• 使用RGBADepthPacking将深度贴图渲染到renderTarget中
• 使用常规的unproject-call来计算鼠标位置的光线（就像我在使用光线投射时一样）
• 从鼠标坐标处的深度图中查找深度，并使用该距离计算沿光线的点。

这种作品 ，但不知何故定位点总是略微落后于物体，所以我的深度计算可能有问题。

现在有关上述步骤的一些细节

渲染深度贴图非常简单：

const depthTarget = new THREE.WebGLRenderTarget(w, h);
const depthMaterial = new THREE.MeshDepthMaterial({
  depthPacking: THREE.RGBADepthPacking
});

// in renderloop
renderer.setClearColor(0xffffff, 1);
renderer.clear();
scene.overrideMaterial = depthMaterial;
renderer.render(scene, camera, depthTarget);

在鼠标位置查找存储的颜色值：

renderer.readRenderTargetPixels(
  depthTarget, x, h - y, 1, 1, rgbaBuffer
);

并转换回浮动使用（改编自packing.glsl中的GLSL-Version）：

const v4 = new THREE.Vector4()
const unpackDownscale = 255 / 256;
const unpackFactors = new THREE.Vector4(
  unpackDownscale / (256 * 256 * 256),
  unpackDownscale / (256 * 256),
  unpackDownscale / 256,
  unpackDownscale
);

function unpackRGBAToDepth(rgbaBuffer) {
  return v4.fromArray(rgbaBuffer)
    .multiplyScalar(1 / 255)
    .dot(unpackFactors);
}

最后计算深度值（我在examples/js/shaders/SSAOShader.js中找到了readDepth（）中的相应代码，我将其移植到JS）：

function computeDepth() {
  const cameraFarPlusNear = cameraFar + cameraNear;
  const cameraFarMinusNear = cameraFar - cameraNear;
  const cameraCoef = 2.0 * cameraNear;

  let z = unpackRGBAToDepth(rgbaBuffer);
  return cameraCoef / (cameraFarPlusNear - z * cameraFarMinusNear);
}

现在，因为这个函数返回范围0..1中的值，我认为它是剪辑空间坐标中的深度，所以我使用以下方法将它们转换为“真实”单位：

const depth = camera.near + depth * (camera.far - camera.near);

这些计算显然略显偏差，我没有弄清楚有关深度存储的数学和细节。 有人可以指出我犯的错误吗？

另外：我试过的其他事情

首先，我认为应该可以在我的unproject-call中使用解压缩的深度值作为z的值，如下所示：

const x = mouseX/w * 2 - 1;
const y = -mouseY/h * 2 + 1;
const v = new THREE.Vector3(x, y, depth).unproject(camera);

但是，这也不能使坐标正确。

[编辑1 2017-05-23 11：00CEST]

根据@WestLangleys的评论，我发现了perspectiveDepthToViewZ()函数听起来应该有所帮助。 写在JS中的功能是

function perspectiveDepthToViewZ(invClipZ, near, far) {
  return (near * far) / ((far - near) * invClipZ - far);
}

但是，当使用深度图中的解压缩值调用时，结果会减少几个数量级。 看到这里 。

Answer 1

好的，所以。 终于解决了。 因此，对于遇到类似问题的每个人来说，这是解决方案：

computeDepth函数的最后一行是错误的。 在packing.glsl有一个函数perspectiveDepthToViewZ ，很容易转换为JS：

function perspectiveDepthToViewZ(invClipZ, near, far) {
  return (near * far) / ((far - near) * invClipZ - far);
}

（我相信这是反投影矩阵的一部分）

function computeDepth() {
  let z = unpackRGBAToDepth(rgbaBuffer);
  return perspectiveDepthToViewZ(z, camera.near, camera.far);
}

现在，这将返回该点的视图空间中的z轴值。 要做的就是将其转换回世界空间坐标：

const setPositionFromViewZ = (function() {
  const viewSpaceCoord = new THREE.Vector3();
  const projInv = new THREE.Matrix4();

  return function(position, viewZ) {
    projInv.getInverse(camera.projectionMatrix);
    position
      .set(
        mousePosition.x / windowWidth * 2 - 1,
        -(mousePosition.y / windowHeight) * 2 + 1,
        0.5
      )
      .applyMatrix4(projInv);

    position.multiplyScalar(viewZ / position.z);
    position.applyMatrix4(camera.matrixWorld);
  };
}) ();