（gl_FragCoord.z / gl_FragCoord.w）代表什么？

Question

我想要实际的世界空间距离，我从实验中得到了感觉

(gl_FragCoord.z / gl_FragCoord.w)

是世界空间的深度？但我不太确定。

编辑我只是found where I had originally located this snippet of code。显然它是相机的实际深度？

Answer 1

这是（由同一个人）和answered elsewhere提出的。我在这里解释和修饰答案：

正如OpenGL 4.3 core profile specification (PDF)第15.2.2节所述，gl_FragCoord.w是1 / clip.w，其中clip.w是剪辑空间位置的W分量（即：你写给gl_Position的内容）。

假设通常的变换，gl_FragCoord.z由以下过程生成：

1. 相机空间到剪辑空间变换，通过顶点着色器中的投影矩阵乘法。 clip.z = (projectionMatrix * cameraPosition).z
2. 转换为规范化设备坐标。 ndc.z = clip.z / clip.w
3. 使用glDepthRange near/far values转换为窗口坐标。 win.z = ((dfar-dnear)/2) * ndc.z + (dfar+dnear)/2。

现在，使用near = 0，far = 1的默认深度范围，我们可以根据剪辑空间定义win.z：(clip.z/clip.w)/2 + 0.5。如果我们把它除以gl_FragCoord.w，那相当于乘以clip.w，从而给我们：

(gl_FragCoord.z / gl_FragCoord.w) = clip.z/2 + clip.w/2 = (clip.z + clip.w) / 2

使用标准投影矩阵，clip.z表示相机空间Z分量的比例和偏移。比例和偏移由相机的近/远深度值定义。 clip.w再次出现在标准投影矩阵中，只是对相机空间Z的否定。因此，我们可以用这些术语重新定义我们的等式：

(gl_FragCoord.z / gl_FragCoord.w) = (A * cam.z + B -cam.z)/2 = (C * cam.z + D)

其中A和B代表基于近/远的偏移和比例，以及C = (A - 1)/2和D = B / 2。

因此，gl_FragCoord.z / gl_FragCoord.w不是摄像机的相机空间（或世界空间）距离。也不是摄像机空间与摄像机的平面距离。但它是相机空间深度的线性变换。您可以将它用作将两个深度值进行比较的方法，如果它们来自相同的投影矩阵，依此类推。

要实际计算相机空间Z，您需要将相机从矩阵附近/远处传递（OpenGL already gives you the range near/far）并从中计算这些A和B值，或者您需要使用投影矩阵的逆。或者，您可以直接使用投影矩阵，因为片段着色器可以使用顶点着色器可用的相同制服。您可以直接从该矩阵中选择A和B术语。 A = projectionMatrix[2][2]和B = projectionMatrix[3][2]。

Answer 2

据the docs说：

Available only in the fragment language, gl_FragDepth is an output variable that
is used to establish the depth value for the current fragment. If depth buffering
is enabled and no shader writes to gl_FragDepth, then the fixed function value
for depth will be used (this value is contained in the z component of
gl_FragCoord) otherwise, the value written to gl_FragDepth is used.

所以，看起来gl_FragDepth应该只是gl_FragCoord.z，除非你把它设置在着色器的其他地方。

Answer 3

如

gl_FragCoord.w = 1.0 / gl_Position.w

并且（可能）你的投影矩阵从-z得到w（如果最后一列是0,0，-1,0）那么;

float distanceToCamera = 1.0 / gl_FragCoord.w;