OpenGL - 如何访问深度缓冲区值？ - 或者：gl_FragCoord.z 与渲染纹理深度

Question

我想访问像素着色器中当前处理的像素处的深度缓冲区值。

如何才能实现这个目标？基本上，似乎有两个选择：

1. 渲染纹理的深度。我们怎样才能做到这一点以及权衡是什么？
2. 使用 gl_FragCoord.z 提供的值 - 但是：这是正确的值吗？

Answer 1

关于问题1：你不能直接从片段着色器中的深度缓冲区读取（除非最近有我不熟悉的扩展）。您需要渲染到帧缓冲区对象 (FBO)。典型步骤：

1. 创建并绑定FBO。如果您以前没有使用过 FBO，请查找诸如

   glGenFramebuffers

   和

   glBindFramebuffer

   之类的电话。
2. 创建一个纹理或渲染缓冲区用作颜色缓冲区，并使用

   GL_COLOR_ATTACHMENT0

   或

   glFramebufferTexture2D

   将其附加到 FBO 的

   glFramebufferRenderbuffer

   附加点。如果您只关心此渲染通道的深度，则可以跳过此步骤并在没有颜色缓冲区的情况下进行渲染。
3. 创建深度纹理，并将其附加到 FBO 的

   GL_DEPTH_ATTACHMENT

   附加点。
4. 进行渲染以创建您想要使用的深度。
5. 使用

   glBindFramebuffer

   切换回默认帧缓冲区。
6. 将深度纹理绑定到片段着色器使用的采样器。
7. 您的片段着色器现在可以从深度纹理中采样。

关于问题2：

gl_FragCoord.z

是着色器正在操作的片段的深度值，不是片段位置处深度缓冲区的当前值。

Answer 2

gl_FragCoord.z

是当前片段的窗口空间深度值。它与深度缓冲区中存储的值无关。如果片段未经过 discard 并且它通过了模板/深度测试，则该值可能会稍后写入深度缓冲区。

从技术上讲，有一些硬件优化可以尽早写入/测试深度，但出于所有意图和目的，

gl_FragCoord.z

不是存储在深度缓冲区中的值。

除非多次渲染，否则无法在片段着色器中读取和写入深度缓冲区。也就是说，你不能使用深度纹理读取深度然后转身写入新的深度。这类似于尝试在片段着色器中实现混合，除非您使用 DX11 类硬件和图像加载/存储做一些奇特的事情，否则它是行不通的。

如果您只需要最终绘制场景的深度来进行阴影贴图之类的操作，那么您可以执行仅深度预通道来填充深度缓冲区。在第二遍中，您将读取深度缓冲区，但不会写入它。

Answer 3

如果有人最近读到这篇文章，Andon 谈到的“异国情调”加载/存储可以使用扩展名：

#extension GL_ARB_shader_image_load_store: require

特别是它允许使用具有单个附件的帧缓冲区，即深度缓冲区（无渲染缓冲区），其中深度测试在片段着色器之前完成，并允许写入相同的深度缓冲区，例如就我而言，我需要这样做：

if(!gl_FrontFacing) depth = 0.0;
    else depth = gl_FragCoord.z;