UNITY_REVERSED_Z的那点事

RecursiveFrog · 发表于 2023-3-6 09:17

背景

我们知道，深度图可是个好东西，各种花里胡哨的效果都离不开这玩意，得益于urp的深度拷贝我们能以很低的代价获取到深度图。那怎么用好这玩意呢，这里就不得不提一嘴UNITY_REVERSED_Z这个宏了，Unity文档是这么描述的：

提取出以下信息：
在不同平台上：
1.近平面->远平面的深度缓冲区是不一样的，在dx类平台上值是1->0，在OpenGL类平台上是0~1。
2.近平面->远平面对应的ClipSpace的z的值是不一样的，在dx类平台上值是0->far，在OpenGL类平台上是-near~far。
第一条，对应到我们的深度图上，就是说dx类平台上，深度图是近白远黑，而openGL类平台上就是近黑远白，啊这个比较符合直觉，所以我们说dx类平台的深度是反的，也就是 UNITY_REVERSED_Z。
第二条，是说ClipSpace的定义不一样，那这个对于对我们又有啥影响呢，好像没啥特别的影响，一般都不直接使用ClipSpace。嗯...但真的没啥影响吗？不着急，我们待会说。
为啥这么做呢，因为可以提高深度缓冲区的精度，那为啥这么做就能提高精度了呢，啊好问题，促使我关注这个问题的起因是一个5000米的远平面的配置，这导致在安卓上软粒子质量奇差，下面这篇文章解释的很好，为啥要用反向Z
使用深度图

OK，那我们知道有这么一回事了，然后Unity为了让我们不用关心这些乱七八糟的平台差异，给了我们这样两个接口，
Linear01Depth(float z)
LinearEyeDepth(float z)
只要我们输入对应的深度缓冲区值，就能获得此值相对于屏幕空间的深度。啊事情到这里好像就结束了....吗？再想想，假如我不关心平台差异，那是不是就不用走这个方法了？要搞清楚这个问题，我们需要先弄明白，这个输入的z到底是个啥。有些聪明的小伙伴就要说了，不就是采样到的深度图的值嘛，啊确实，那这个深度图的值，他又是个啥呢，这里就引出另一个问题了。
深度图里存的是啥

深度缓冲区的值只能是0~1，dx平台的深度好说，ClipSpace坐标做透视除法得到NDC坐标后，z轴值刚好是1~0，能直接写入。但openGl平台做完透视除法后区间是[-1,1]也就是他肯定是需要一个转换才能写入贴图的。于是我们得出结论：
1.在openGL平台上，NDC坐标的Z轴区间是[-1,1]，为了把这个值保存进贴图，它被映射到了[0,1]区间。
2.在DX类平台上，NDC坐标的Z轴值就是深度缓冲区的值。
妈妈生的

OK!现在我已经完全明白反向深度缓冲区这件事了。总之，要获取到屏幕的深度，我只需要去采样深度图，然后调用上面的接口，就能拿到深度值了，特别注意的是，如果你想拿NDC坐标的z来取深度，要留意平台差异，openGL平台是要 z*0.5+0.5转换到[0，1]的。这种情况我猜你应该是在片元着色器的上下文，当然有条件的话还是建议直接拿ClipSpace的w分量，毕竟这玩意就是深度....

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