OpenGL将光线距离与深度缓冲区进行比较

Question

我正在尝试混合光线行进和通常的几何渲染，但我不明白如何正确比较光线距离与我存储在缓冲区中的深度值。

在光线行进方面，我的光线从眼睛(红点)开始。如果您仅在固定光线距离“T”处渲染片段，您将看到一条曲线(在我的绘图中为黄色)。我之所以理解这一点，是因为如果您从光线原点 Oa 和 Ob 开始，并在 T 个单位(Oa + T * Da 和 Ob + T * Db)期间沿着 Da 和 Db 的方向，您会看到只有位于中间的光线屏幕到达蓝色平面。

现在在几何方面，我直接存储来自 gl_FragCoord.z 的值。但我不明白为什么我们在那里看不到这种弯曲效果。我在 gimp 中编辑了这张图片，并使用“海报化”功能使其清晰。

我们看到的是直线，而不是曲线。

我可以将此深度值转换为距离(考虑到线性化)。但是当比较这两个距离时，我在屏幕一侧遇到了问题。

关于投影以及深度值的存储方式，我缺少一件事......我认为深度值是沿着从眼睛开始的光线方向到近平面的(重新映射的)距离。

编辑: 看来写这个问题对我有一点帮助。我现在明白为什么我们看不到深度缓冲区上的曲线效果了:因为对于屏幕一侧的光线来说，近端和远端之间的距离更大。因此，即使深度值相同(中间或侧面屏幕)，距离也不同。

因此，我的问题似乎来自于我将深度转换为距离的方式。我使用了以下内容:

float z_n = 2.0 * mydepthvalue - 1.0;
float z_e = 2.0 * zNear * zFar / (zFar + zNear - z_n * (zFar - zNear));

但是，转换后我仍然看不到与光线距离进行比较所需的曲线效果。请注意，此代码没有考虑 FragCoord.x 和 .y，这对我来说很奇怪......

Answer 1

你把事情搞得太复杂了。不存在“曲线效应”，因为平面不是弯曲的。术语z值litteraly描述了它是什么:某些欧几里得坐标空间中的z坐标。在这样的空间中，z=C 将与该空间的 xy 轴所跨越的平面平行，距离为 C。

因此，如果您想要到某个点的距离，则还需要考虑 x 和 y 坐标。在眼睛空间中，相机通常位于原点，因此到相机的距离归结为 length(x_e, y_e, z_e) (这当然是一个非线性操作，会创建“曲线”你似乎期望)。