unity深度Depth简析

深度是一个很重要的概念，能用它做很多效果，比如河流的泡沫，能量球和其他物体的交互，扫描效果等等。这里只介绍深度的主要部分。

struct appdata_t 
{
    float4 vertex : POSITION;
    fixed4 color : COLOR;
    float2 texcoord : TEXCOORD0;
    UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID
};
 
struct v2f 
{
    float4 vertex : SV_POSITION;
    fixed4 color : COLOR;
    float2 texcoord : TEXCOORD0;
    UNITY_FOG_COORDS(1)
    #ifdef SOFTPARTICLES_ON
    float4 projPos : TEXCOORD2;
    #endif
    UNITY_VERTEX_OUTPUT_STEREO
};

v2f vert(appdata_t v)
{
　　v2f o;
　　  o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
　　  #ifdef SOFTPARTICLES_ON
　　  //计算顶点在屏幕空间的位置（没有进行透视除法）
　　  o.projPos = ComputeScreenPos (o.vertex);
　　  //计算顶点距离相机的距离
　　  COMPUTE_EYEDEPTH(o.projPos.z);
　　  #endif}


fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
　　　　
　　//根据上面的屏幕空间位置，进行透视采样深度图（tex2dproj，即带有透视除法的采样，相当于tex2d（xy/w）），
　　  //SAMPLE_DEPTH_TEXTURE_PROJ得到的深度是非线性的
　　　float sceneZ = LinearEyeDepth (SAMPLE_DEPTH_TEXTURE_PROJ(_CameraDepthTexture, UNITY_PROJ_COORD(i.projPos)));
　　  //像素点在视空间的深度
　　  float partZ = i.projPos.z;
　　  //然后sceneZ和partZ同在视觉空间中比较大小。

}

这里主要介绍透视投影哈。假设视觉空间时顶点的坐标为P_view=(x_view,y_view,z_view,1),顶点从视觉空间转到裁剪空间后，得到P_clip=(wx,wy,wz,w)，这个w=-z_view。即z_view是顶点在视觉空间中的z值，z的范围在视锥体的[near,far]之间。那这个w=-z_view怎么得的捏？直到我遇到了投影矩阵。

投影矩阵公式是（图片来自shader入门精要）

 

 

P_view左乘该投影矩阵，我们只看P_view与投影矩阵最后一行的点乘，即x_view*0+y_view*0+z_view*(-1)+1*0=-z_view,等于裁剪空间中的w,即-z_view=w.

 

代码里的COMPUTE_EYEDEPTH(o.projPos.z),该宏定义在UnityCG.cginc里

#define COMPUTE_EYEDEPTH(o)  o=-UnityObjectToViewPos(v.vertex).z   设置o为当前顶点视空间的z值

#define DECODE_EYEDEPTH(i)  LinearEyeDepth(i)

 

Linear01Depth和LinearEyeDepth都是从深度图的深度值去反推视觉空间的z值，是线性的。

inline float Linear01Depth(float z)
{
　　//得到的这个值是视觉空间的z值，即z_view。因为除以f（远裁剪面）,所以范围就在0到1之间.
　　return 1.0/(_ZBufferParams.x*z+_ZBufferParams.y);
}

inline float LinearEyeDepth(float z)
{　　
　　//得到的这个值是视觉空间的z值，即z_view
　　return 1.0/(_ZBufferParams.z*z+_ZBufferParams.w); 
}