ios 将金属深度缓冲器与场景工具包渲染集成

bttbmeg0 于 2023-02-10 发布在 iOS

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我正在使用Metal渲染一个带有z缓冲区的场景，现在需要将这个z缓冲区集成到SceneKit的渲染中。但是我不知道如何让SceneKit更好地正确使用这个深度，甚至不100%确定SceneKit希望它的z缓冲区采用什么格式
基于this question，我的理解是SceneKit使用了一个反对数z缓冲区，范围从1（近）到0（远）。然而，我无法让这个工作，我用SceneKit绘制的对象没有正确地考虑深度缓冲区：它们要么始终显示，要么始终隐藏
首先，以下是如何在金属渲染过程中生成z缓冲区纹理：

struct FragmentOut {
    float4 color [[color(0)]];
    float depth [[depth(any)]];
};

fragment FragmentOut metalRenderFragment(const InOut in [[ stage_in ]]) {
    FragmentOut out;
    out.depth = 0; // 0 is far with reverse z buffer

    ...
    
    float cameraSpaceZ = ...; // Computed in shader

    // There constants are taken from SceneKit's camera and inlined here
    const float zNear = 0.0010000000474974513; 
    const float zFar = 1000.0;

    float logDepth = log(z / zNear) / log(zFar / zNear);

    out.depth = 1.0 - logDepth; // Reverse the depth for scenekit

    return out;
}

然后，为了将深度缓冲区集成到SceneKit中，我使用SCNProgram在SceneKit中渲染了一个全屏四边形，其中使用了上一步中生成的深度纹理：

fragment FragmentOut sceneKitFullScreenQuadFragment(const InOut in [[ stage_in ]],
                                depth2d<float, access::sample> depthTexture [[texture(1)]])
{
    constexpr sampler sampler(filter::linear);
    
    const float depth = depthTexture.sample(sampler, in.uv);
    return {
        .color = float4(0),
        .depth = depth,
    };
}

所以有两个问题：

SceneKit的z缓冲区使用什么格式？是反对数z缓冲区吗？
1.在为SceneKit生成z缓冲区值时，我做错了什么？

ios

来源：https://stackoverflow.com/questions/75356379/integrating-a-metal-depth-buffer-with-scenekit-rendering

2条答案

按热度按时间

ki0zmccv1#

SceneKit使用反对数Z缓冲区。This post和this post向您展示了如何获得归一化线性Map空间[0...1]。您需要相反的公式。
此外，还可以通过以下方式将值从reverseZ切换为directZ：

let sceneView = self.view as! SCNView
sceneView.usesReverseZ = true             // default

赞(0）回复(0）举报 2023-02-10

svmlkihl2#

Andy Jazz的回答很有帮助，但我还是觉得这些链接很混乱。以下是最终对我起作用的方法（尽管可能还有其他方法）：
当生成深度贴图时（在我的原始示例中，这将位于金属着色器内部），传入SceneKit的投影变换矩阵，并使用此矩阵变换深度值：

// In a metal shader generating the depth map

// The z distance from the camera, e.g. if the object
// at the current position is 5 units away, this would be 5.
const float z = ...;

// The camera points along the -z axis, so transform the -z position
// with SceneKit's projection matrix (you can get this from SCNCamera)
const float4 depthPos = (sceneKitState.projectionTransform * float4(0, 0, -z, 1));

// Then do perspective division to get the final depth value
out.depth = depthPos.z / depthPos.w;

然后在SceneKit着色器中，只需写出深度，并考虑usesReverseZ：

// In a scenekit, full screen quad shader

const float depth = depthTexture.sample(sampler, in.uv);
return {
    .color = float4(0),
    .depth = 1.0 - depth,
};

以上️假设您使用的是sceneView.usesReverseZ = true（默认值），如果您使用的是usesReverseZ = false，只需使用.depth = depth即可

赞(0）回复(0）举报 2023-02-10

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