使用着色器在opengl中绘制深度值答案

【问题标题】：draw the depth value in opengl using shaders使用着色器在opengl中绘制深度值
【发布时间】：2011-06-20 08:57:19
【问题描述】：

我想在片段着色器中绘制深度缓冲区，我这样做：

顶点着色器：

varying vec4 position_;

gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
position_ = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;

片段着色器：

float depth = ((position_.z / position_.w) + 1.0) * 0.5;

gl_FragColor = vec4(depth, depth, depth, 1.0);

但我打印的都是白色的，我做错了什么？

【问题讨论】：

我想了解更多上下文；着色器说明，因为它们对我来说看起来不错。您为顶点指定什么颜色？我唯一能想到的是，着色器没有完全加载，并且您正在运行默认的固定管道设置，这会顺便绘制写入图元。用于调试设置 glColor3f(1,0,0);在你的主程序和 gl_FragColor = vec4(0, depth, 0, 1.0);在着色器中区分固定函数和着色器管道。
我在 gDebugger 中进行了一些调试，我的代码是正确的，一切都是白色的原因是深度值非常接近 1，0.999、0.98888。 gl_fragcolor 将纹理中的颜色设置为 256
由于深度值的非线性分布，这在透视投影情况下是可以预料的。请参阅@Nicol Bolas 的回答。
仔细想想，这些值表明近距和远距剪裁平面距离的选择并不理想。理想情况下，近和远剪辑平面“接触”场景，即近剪辑平面尽可能远，远剪辑平面尽可能靠近。如果你的裁剪平面是这样设置的，你应该会看到至少有一些深度值接近 0。
感谢您的精彩解释

标签： opengl shader

【解决方案1】：

您想在哪个空间绘制深度？如果要绘制窗口空间深度，可以这样做：

gl_FragColor = vec4(gl_FragCoord.z);

但是，这不会特别有用，因为大多数数字将非常接近 1.0。只有非常接近的物体才会可见。这是使用标准透视投影的深度缓冲区的深度值分布的本质。

或者，换句话说，这就是你变白的原因。

如果您希望这些值在线性空间中，则需要执行以下操作：

float ndcDepth = ndcPos.z =
    (2.0 * gl_FragCoord.z - gl_DepthRange.near - gl_DepthRange.far) /
    (gl_DepthRange.far - gl_DepthRange.near);
float clipDepth = ndcDepth / gl_FragCoord.w;
gl_FragColor = vec4((clipDepth * 0.5) + 0.5);

【讨论】：

gl_FragColor = vec4(...) 也会将 alpha 值设置为深度值。您不太可能想要混合深度片段，但在 Alpha 通道中放置深度有点不寻常。
也不是更容易（在 GPU 上实现）确定与眼睛空间深度范围相关的深度吗？它进行线性插值，从而在片段阶段保存一些指令。
@datenwolf 剪辑空间 Z 只是眼睛空间 Z 的线性变换。由于我们正在讨论渲染为您可以查看的图像，因此两者之间没有区别将剪辑空间 Z 映射到 [0, 1] 并将眼睛空间 Z 映射到 [0, 1]。
不管怎样，我说在顶点着色器中做这件事是优雅的解决方案。

【解决方案2】：

确实，片段的“深度”值可以从它在剪辑空间中的 z 值中读取（即在所有矩阵变换之后）。说的很对。

但是，您的问题在于w 的除法。除以w 称为透视除法。是的，透视投影必须正常工作。

但是。在这种情况下，除以w 会“聚集”所有值（如您所见），非常接近 1.0。这有一个很好的理由：在perspective projection，w= (some multiplier) *z。也就是说，您将 z 值（无论计算出的值是多少）除以原始 z 的（某个因子）。难怪你总是得到接近 1.0 的值。您几乎将 z 除以自身。

作为一个非常简单的解决方法，尝试将z 仅除以远平面，并将其作为深度发送到片段着色器。

顶点着色器

varying float DEPTH ;

uniform float FARPLANE ;  // send this in as a uniform to the shader

gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
DEPTH = gl_Position.z / FARPLANE ; // do not divide by w

片段着色器：

varying float DEPTH ;
// far things appear white, near things black
gl_Color.rgb=vec3(DEPTH,DEPTH,DEPTH) ;

结果是一个不错的、非常线性的渐变。

【讨论】：