如何在iOS中的OpenGL ES中正确线性化深度？

Question

我正在尝试使用OpenGL为iOS应用程序渲染一个阿甘场景。为了使它更好一点，我想在场景中实现深度效果。但是，我需要从OpenGL深度缓冲区获得线性化的深度值。目前，我正在片段着色器（在此处找到）中使用计算。

因此，我的地形片段着色器如下所示：

#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，这将导致以下输出：

如您所见，越远，您得到的深度值越“条纹”（尤其是在船后）。如果地形图块靠近相机，那么输出就可以了。

我什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));
}

这导致价值过高，因此我将其除以以下比例：

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，而没有任何条纹？有人有类似的问题吗？

Answer 1

问题是您存储了被截断的非线性值，因此当您稍后查看深度值时，会得到断断续续的结果，因为您失去的精确度越是远离znear平面。不管您如何评价，除非：

1. 降低精度损失

   您可以更改znear,zfar值，使它们靠得更近。尽可能扩大znear，以便更精确的区域覆盖更多场景。

   另一个选择是每个深度缓冲区使用更多位（16位太低），不确定在OpenGL ES中是否可以这样做，但是在标准OpenGL中，大多数卡上可以使用24.32位。

2. 使用线性深度缓冲区

   因此，将线性值存储到深度缓冲区中。有两种方法。一种是计算深度，因此在执行所有基础操作之后，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其中。问题是您不能在同一渲染过程中使用其内容。

[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），请尝试以下操作：

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侧线性化了非线性深度缓冲区（与您一样）：

线性深度缓冲区GPU端（如您所愿）：

场景参数为：

// 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景深。展位图像由CPU拍摄glReadPixels(0,0,scr.xs,scr.ys,GL_DEPTH_COMPONENT,GL_FLOAT,zed);并转换为2D RGB纹理。然后呈现为在单位矩阵上覆盖整个屏幕的单个屏幕...QUAD

现在，要从线性深度缓冲区获取原始深度值，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简单，所以将其移植到您的个人资料中...

请注意，我不会在OpenGL ES或IOS中编写代码，所以我希望我不要错过与此相关的内容（我习惯于Win和PC）。

为了显示差异，我在同一场景中添加了另一个旋转的板（以便它们相交）并使用彩色输出（不再获得深度）：

如您所见，线性深度缓冲要好得多（对于覆盖深度FOV很大一部分的场景）。