根据glm::项目输出计算z缓冲区

Question

我想根据glm:：project的输出计算对象位置的z缓冲区。以下代码中z缓冲区的计算来自https://en.wikipedia.org/wiki/Z-buffering.

我尝试过的

int windowWidth = 800;
int windowHeight = 600;
float positions[] = {-42.5806f, 27.8838f, 49.9729f} // Example point
glm::mat4 model;
glm::mat4 view;
glm::mat4 proj;
view = glm::lookAt(
    glm::vec3( 0.0f, 0.0f, 2.0f ),
    glm::vec3( 0.0f, 0.0f, 0.0f ),
    glm::vec3( 0.0f, 1.0f, 0.0f )
    );
proj = glm::perspective( 45.0f, aspect, 0.1f, 10.0f );
// Get screen coordinates from an object point
glm::vec3 screenCoords = glm::project(
   glm::vec3( positions[0], positions[1] , positions[2] ),
   view*model,
   proj,
   glm::vec4( 0, 0, windowWidth, windowHeight )
);
// Calculating the z-buffer
int zFar = 10;
int zNear = 0.1;
float zBufferValue = (zFar+zNear ) / ( zFar-zNear ) + ( 1/screenCoords.z) * ( ( -2*zFar*zNear ) / ( zFar - zNear ) );

问题

无论我如何旋转模型或使用哪个点，zBufferValue的值都是1。根据wiki页面，该值应介于-1（近平面）和1（远平面）之间。

我的计算做错了什么？

Answer 1

您的最后一行代码是多余的。深度计算是在投影变换（以及随后的透视分割）期间完成的。glm::project本质上是这样做的：

// P:  projection matrix
// MV: modelview matrix
// v:  vertex to convert to screen space
vec4 result = P * MV * vec4(v, 1.0f);
result /= result.w;     // perspective divide
// convert X/Y/Z from normalized device coords to screen coords...
result.z = (result.z + 1.0f) * 0.5f;
// ...
return vec3(result);

它还将X/Y坐标从标准化的设备空间[(-1, -1), (1, 1)]转换为屏幕空间[(0, 0), (viewport_width, viewport_height)]，但由于您只关心深度缓冲区，所以我省略了上面的步骤。

因此，忽略代码的最后3行，screenCoords.z应该包含一个相当于从glReadPixels中获得的深度缓冲区值。

当然，存储在图形卡上的实际位取决于深度缓冲区的大小以及OpenGL的使用设置。特别是，如果您使用自定义glDepthRange，则上面的值将与存储在深度缓冲区中的值不同。

Answer 2

您将维基百科文章中的公式应用于错误的值。您已经使用glm:：project应用了投影矩阵，这就是z' = ...公式的作用。所以你基本上在代码中应用了两次投影矩阵。

OpenGL中的深度缓冲区值在窗口坐标中，它们在范围[n，f]内，其中n和f是使用glDepthRange(n, f)设置的（默认值为0和1）。您可以在规范的13.6.1中阅读它。这些值与投影矩阵中使用的zNear和zFar值无关。

glm::project只是假设这些默认值，并且由于它输出窗口坐标，所以这是写入深度缓冲区的值。所以正确的代码很简单：

float zBufferValue = screenCoords.z;