如何在iOS中正確地線性化OpenGL ES中的深度？

Question

我正在嘗試使用OpenGL為iOS應用程序渲染forrest場景。 為了使它更好一些，我想在場景中實現深度效果。 但是我需要OpenGL深度緩沖區的線性化深度值才能這樣做。 目前我在片段着色器中使用了一個計算（我在這里找到）。

因此我的terrain片段着色器看起來像這樣：

#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，這會產生以下輸出：

正如你所看到的，你越遠“越遠”，得到的深度值就越“條紋”（特別是在船后面）。 如果地形圖塊靠近相機，輸出有點可以..

我甚至嘗試了另一種計算：

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

這導致了一個太高的價值，所以我通過划分來縮小它：

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

然而，它給出了類似的結果。

那么如何在近平面和遠平面之間實現平滑，線性的過渡，沒有任何條紋？ 有沒有人有類似的問題？

Answer 1

問題是你存儲了被截斷的非線性值，因此當你稍后查看深度值時，你會得到波動的結果，因為你失去了准確性，你離znear平面越遠。 無論你評價什么，你都不會獲得更好的結果，除非：

1. 精度損失較低

   您可以更改znear,zfar值，使它們更接近。 盡可能多地放大znear，以便更准確的區域覆蓋更多的場景。

   另一個選擇是每個深度緩沖區使用更多位（16位太低）不確定是否可以在OpenGL ES中執行此操作，但在標准OpenGL中，您可以在大多數卡上使用24,32位。

2. 使用線性深度緩沖

   因此將線性值存儲到深度緩沖區中。 有兩種方法。 一個是計算深度，因此在所有基礎操作之后，您將獲得線性值。

   另一種選擇是使用單獨的紋理/ FBO並將線性深度直接存儲到它。 問題是你不能在同一個渲染過程中使用它的內容。

[Edit1]線性深度緩沖區

要線性化深度緩沖區本身（而不僅僅是從中獲取的值），請嘗試：

頂點：

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端線性化的非線性深度緩沖區（就像你一樣）：

線性深度緩沖GPU側（如您所願）：

場景參數是：

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

簡單的旋轉板覆蓋整個深度視野。 展位圖像由glReadPixels(0,0,scr.xs,scr.ys,GL_DEPTH_COMPONENT,GL_FLOAT,zed); 並在CPU端轉換為2D RGB紋理。 然后渲染為單個QUAD覆蓋單位矩陣的整個屏幕......

現在要從線性深度緩沖區獲取原始深度值，您只需執行以下操作：

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

我使用古老的東西只是為了保持這個簡單，所以把它移到你的個人資料......

請注意，我不在OpenGL ES和IOS中進行編碼，所以我希望我沒有錯過與此相關的內容（我習慣於Win和PC）。

為了顯示差異，我將另一個旋轉的板添加到同一場景（因此它們相交）並使用彩色輸出（不再獲得深度）：

正如您所見，線性深度緩沖區要好得多（對於覆蓋大部分深度FOV的場景）。