从深度缓冲区获取真实的 z 值

正如预期的那样，从着色器中的深度缓冲区采样会返回 0 到 1 之间的值。 给定相机的近剪裁平面和远剪裁平面，如何计算此时的真实 z 值，即距相机的距离？

From http://web.archive.org/web/20130416194336/http://olivers.posterous.com/linear-depth-in-glsl-for-real

// == Post-process frag shader ===========================================
uniform sampler2D depthBuffTex;
uniform float zNear;
uniform float zFar;
varying vec2 vTexCoord;
void main(void)
{
    float z_b = texture2D(depthBuffTex, vTexCoord).x;
    float z_n = 2.0 * z_b - 1.0;
    float z_e = 2.0 * zNear * zFar / (zFar + zNear - z_n * (zFar - zNear));
}

[编辑] 所以这是解释（有两个错误，请参阅下面克里斯蒂安的评论）：

An OpenGL perspective matrix looks like this :

当你将该矩阵乘以齐次点 [x,y,z,1] 时，它会给出：[不关心，不关心，Az+B，-z]（A 和 B 是 2 个大分量在矩阵中）。

OpenGL 接下来进行透视除法：它将这个向量除以它的 w 分量。此操作不是在着色器中完成的（除了阴影贴图等特殊情况），而是在硬件中完成；你无法控制它。 w = -z，因此Z值变为-A/z -B。

我们现在处于标准化设备坐标中。 Z值在0和1之间。由于某些愚蠢的原因，OpenGL要求它应该移动到[-1,1]范围（就像x和y一样）。应用缩放和偏移。

然后将该最终值存储在缓冲区中。

上面的代码恰恰相反：

• z_b 是存储在缓冲区中的原始值
• z_n 将 z_b 从 [-1,1] 线性变换到 [0,1]
• z_e 与 z_n=-A/z_e -B 的公式相同，但求解为 z_e。它相当于 z_e = -A / (z_n+B)。顺便说一句，A 和 B 应该在 CPU 上计算并作为制服发送。

相反的函数是：

varying float depth; // Linear depth, in world units
void main(void)
{
    float A = gl_ProjectionMatrix[2].z;
    float B = gl_ProjectionMatrix[3].z;
    gl_FragDepth  = 0.5*(-A*depth + B) / depth + 0.5;
}