Unity Shader学习笔记(24)深度纹理、法线纹理

发表于2018-01-02
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在Unity里获取深度纹理和法线纹理的代码很简单,但大家还是有必要了解深度纹理和法线纹理背后的实现原理。下面就给大家说说深度纹理和法线纹理,希望对大家有帮助。

深度纹理

即存深度值的纹理。深度值范围[0, 1]。深度值计算来源于顶点变换后得到的归一化设备坐标(Normalized Device Coordinates, NDC)。深度值指的是z方向距离,而不能代表点到摄像机的距离(欧式距离)。 

  • 顶点从模型空间转换到齐次裁切空间:顶点着色器中,顶点乘以MVP矩阵得到。
  • 齐次裁切空间到归一化设备坐标:使用齐次除法得到。 

如上图,因为最后NDC坐标范围在[-1, 1]内,要计算深度纹理像素值,需要映射到[0, 1],即: 
- d = 0.5 * zndc + 0.5

获取深度纹理与法线纹理

Unity中获取深度纹理的方法: 
- 直接来自深度缓存。 
- 单独Pass渲染得到。即投射阴影的Pass(LightMode = “ShadowCaster”)。源码见Internal-DepthNormalsTexture.shader文件。 
- 延迟渲染中访问。 
- Unity使用着色器代替技术,会把RenderType为Qpauqe的物体,队列小于2500(Background、Geometry、Alphatest。不透明的队列。)的渲染到深度纹理和法线纹理中。

具体方法: 
- 设置相机的纹理模式: camera.depthTextureMode = DepthTextureMode.Depth; 
- 在Shdaer中声明变量_CameraDepthTexture访问:float d = SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture, i.uv);

相关函数: 
- LinearEyeDepth:深度采样结果转换到视角空间,即zview。 
- Linear01Depth:返回范围在[0, 1]的线性深度值。 
- DecodeDepthNormal:对采样结果解码获取深度和法线信息。 
- DecodeFloatRG:解码深度信息。 
- DecodeViewNormalStereo:阶码法线信息。

输出线性深度值:

float depth = SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture, i.uv);
float linearDepth = Linear01Depth(depth);
return fixed4(linearDepth, linearDepth, linearDepth, 1.0);

输出法线方向:

fixed3 normal = DecodeViewNormalStereo(tex2D(_CameraDepthNormalsTexture, i.uv).xy);
return fixed4(normal * 0.5 + 0.5, 1);

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