OpenGL ES 2.0读取深度缓冲区

Question

据我所知，在OpenGL ES 2.0中，我们无法读取Z（depth）值。那么，我想知道如何从2D屏幕上的一个点获取3D世界坐标？

实际上，我有一些随机的想法可能会起作用。由于我们可以使用glReadPixels读取RGBA值，那么我们是否可以复制深度缓冲区并将其存储在颜色缓冲区中（例如ColorforDepth）？当然，需要一些良好的约定，以便不会丢失深度缓冲区的任何信息。然后，当我们需要一个点的世界坐标时，我们将这个ColorforDepth颜色缓冲区附加到帧缓冲区上，然后进行渲染。因此，当我们使用glReadPixels在此帧中读取深度信息时。

但是，这将导致1帧闪烁，因为colorbuffer是从深度缓冲区转换而来的奇怪缓冲区。我仍然想知道是否有一些标准方法可以在OpenGL ES 2.0中获取深度？

提前感谢您的回答！ :)

- Brian

Answer 1

使用FBO，可以在不显示结果的情况下进行渲染。如果您使用的是ES 2.0，则片段着色器可以通过gl_FragCoord访问当前片段的深度（在窗口坐标中），因此您可以将其写入颜色缓冲区，使用glReadPixels获取结果并继续处理。或者，您可以将世界空间z作为变量加载，并从片段着色器中写入该变量，以便更轻松地解决问题。

为了验证自己的想法，请尝试编写一个快速着色器，以低精度放出gl_FragCoord.z，例如：

gl_FragColor = vec4(vec3(gl_FragCoord.z), 1.0);

你应该得到一种灰度图，颜色的强度代表深度。由于你处于窗口坐标系中，强度将从0.0（最近的未裁剪片段）到1.0（最远的未裁剪片段）范围内变化。为了不失去很多精度，最好将值在组件之间分割，因为你的供应商几乎肯定不支持浮点目标缓冲区。

- Tommy

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Tommy，请问您能详细说明一下如何将 gl_FragCoord.z 分成多个部分吗？我没有理解。谢谢。 - dugla

如果深度是一个32位整数，你可以将其中的8位放入R、G、B和A中的每一位。所以实际上你会做的事情是乘以向量(1, 256, 65536, 16777216)，然后将该向量的每个分量对1.0取模，并存储到相关的通道中。稍后你可以通过除以相关的分量和相加来重新组合。 - Tommy

@Tommy 很有趣！！你能详细说明一下vec4转换为float的反向过程吗？可以给个例子吗？ - Chego

Answer 2

正如Tommy所指出的那样，将深度数据写入颜色缓冲区是可能的。我已经为24位深度编写了以下片段着色器：

float z = gl_FragCoord.z * 16777215.0; // * 0xFFFFFF

// gl_FragColor = vec4(float((z >> 0) & 0xFF) / 255.0, float((z >> 8) & 0xFF) / 255.0, float((z >> 16) & 0xFF) / 255.0, 1.0);
z = floor(z);
float c1 = mod(z, 256.0);
z -= c1;
z /= 256.0;
float c2 = mod(z, 256.0);
z -= c2;
z /= 256.0;
float c3 = mod(z, 256.0);
gl_FragColor = vec4(c1 / 255.0, c2 / 255.0, c3 / 255.0, 1.0);

然后将其反转

depth = 1.0 * (color[0] * 0x1 + color[1] * 0x100 + color[2] * 0x10000) / 0xFFFFFF

- George Vinokhodov

Answer 3

我使用基本的射线投射来从屏幕触摸中选择3D对象。实际上，我计算触摸点处屏幕法线与包含我的对象的球体之间的交点。对于非常精确的拾取或复杂的形状，您必须使用多个球体。

您还可以将对象的一些关键点投影到屏幕的2D空间（通过将您的3D点乘以变换矩阵），然后使用2D比较（距离）与触摸点进行比较。

- Vincent Zgueb

Answer 4

我也想能够读取深度缓冲区的值，但研究表明这是不可能的。

正如文森特所建议的，如果你有简单的形状，比如球体，那么射线投射可能更好。

对于更复杂的形状，我考虑将对象渲染到一个（可能更小的）离屏缓冲区中，手动分配每个顶点的颜色分量之一为该顶点的深度，然后读取颜色值。这种方法有些不太优雅和麻烦，需要你能够将对象空间转换为屏幕空间（我使用自己的四元数来驱动矩阵，因此可以解决这个问题）。可能有一种方法可以使用着色器将深度信息写入颜色或模板缓冲区（GL ES甚至有模板缓冲区吗？）

如果有人有更简洁的方法，我很乐意听听。

- orion elenzil