投影矩阵、NDC 空间与 Reversed-Z

最新推荐文章于 2025-06-21 15:48:08 发布
原创 最新推荐文章于 2025-06-21 15:48:08 发布 · 3.2k 阅读 · 8 ·
CC 4.0 BY-SA版权
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
文章标签：

#Unity3D

本文探讨了不同游戏平台API下深度缓冲的处理方式，重点介绍了反向Z技术如何提高精度，以及在Unity引擎中如何适配和调整投影矩阵。讲解了Unity着色器开发中关于深度反转的注意事项和统一投影矩阵的方法，适用于跨平台深度计算需求。

一、不同的平台 API，不同的策略

知乎上一篇很好的文章：反向Z(Reversed-Z)的深度缓冲原理 - 知乎

先只考虑投影后裁剪空间的深度坐标 z 范围，有：

  • Direct3D / Metal / 各类游戏主机：[0, 1] / [0, far]
  • OpenGL 类：[-1, 1] / [-near, far]

也就是说，OpenGL 平台的投影矩阵会和其它平台不一样，而几篇经典的文章（一个例子）都是推的 OpenGL 的投影矩阵：

最低0.47元/天 解锁文章
NDC空间（归一化的设备坐标空间）整理记录
weixin_43879652的博客
06-27 1万+
- 在齐次裁剪空间的基础上进行透视除法（perspective division)或称齐次除法（homogeneous division),得到的坐标叫做NDC空间坐标。 补充渲染流水线： 模型数据-顶点着色 - 曲面细分 - 几何着色器- 裁剪 - NDC空间 - 屏幕空间- 光栅阶段 - 帧缓存 其中曲面细分和几何着色器是可选项，而从裁剪空间---NDC空间---屏幕空间一般由底层帮我们自动完成。我们的顶点着色器只需要把顶点转换到齐次裁剪空间就可（就是一般所说的输出的positionCS）空间..
齐次裁剪矩阵（投影矩阵）ProjectionMatrix参数分析以及NDC坐标原理解释
小崔的博客
03-21 1793
由于上图中得公式为非线性公式，我们一分为二，将线性和非线性拆分开处理，非线性部分要除以z的计算过程。：由于在计算过程中，要保证观察空间里的投影窗口的高为2，宽为2r，但是如果投影窗口的尺寸依赖于纵横比r的话便会产生一个问题：由于硬件会涉及到一些与投影窗口大小有关的操作（比如将投影窗口映射到后台缓冲区等），这表示我们还需要将r告诉硬件，所以如果能去除横纵比r的以来，那么处理过程会更简单，这就是ndc坐标的由来，对此，我们的解决办法是将x坐标上的投影区间从[-r,r] 缩放至区间为[-1,1]
Z-Fighting问题解决（二） - Reverse-z
微小的鱼的博客
10-16 1491
开头梳理cg的Z的基本知识，然后介绍由于深度精度分布不均导致Z-Fighting等问题及其使用Reversed-Z 的解决方案。
剪切空间与归一化设备坐标【NDC】
新缸中之脑
12-03 5024
有了投影变换的知识，我们现在可以讨论剪切空间（Clip Space）和 归一化设备坐标（NDC：Normalized Device Coordinates）。为了理解这些主题，我们还需要深入了解齐次坐标的有趣世界。
【MVP矩阵】裁剪空间、NDC空间、屏幕空间
qq_22849251的博客
11-28 3815
图形学
生成相机光线：栅格空间-NDC-屏幕空间-世界
OrdinaryMatthew的博客
07-10 2245
本文主要参考 文章 Ray-Tracing: Generating Camera Rays。首先，渲染器（render）的目的是为帧的每个像素分配颜色。 我们也知道，视野（field of view）等参数会改变我们看到的场景的多少。 我们还知道，光线追踪图像是通过为帧中的每个像素生成一条光线来创建的。 当光线与场景中的对象相交并将像素的颜色设置为相交点处的对象颜色时。这称为后向跟踪（backward-）或eye-tracing（因为我们跟踪光线从相机到物体以及从物体到光源的路径，而不是从光源到物体，从物体
Unity Shader-深度相关知识总结与效果实现（LinearDepth，Reverse Z，世界坐标重建，软粒子，高度雾，运动模糊，扫描线效果）
热门推荐
puppet_master的专栏
06-18 2万+
前言 前言废话依旧比较多，感觉我是个写游戏体验评测的，233。最近想起了《恶灵附身》这款游戏的几个效果： 《恶灵附身》整款游戏都是在一个“疯子”撸总的脑洞世界里面，游戏内容相当恐怖（吓得我当年一边尖叫一边玩，不光把我吓够呛，把我室友也吓坏了），有“贞子”，“保险箱怪”等等至今让我久久不能忘怀的Boss，不过整个游戏既有恐怖的地方，又有刺激的战斗，非常符合三上真司一贯的作风（我是三上...
图形学基础|深度缓冲（DepthBuffer）
【黑键】
07-12 6896
图形学基础|深度缓冲（DepthBuffer） 文章目录图形学基础|深度缓冲（DepthBuffer）一、前言二、线性深度与非线性深度2.1 线性深度2.2 非线性深度2.3 深度可视化三、深度测试3.1 Early-Z3.2 Early-Z失效四、深度冲突4.1 缓解措施4.2 Reverse-Z五、深度数据的应用参考博文 一、前言 在实时渲染中，**深度缓冲（Depth Buffer）**扮演着非常重要的角色。 通常，深度缓冲区记录着屏幕对应的每个像素的深度值。 通过深度缓冲区，可以进行深度测试，从而确
Unity深度图的理论知识
weixin_42362584的博客
05-09 1903
深度图的解释 在坐标变换中，顶点从裁剪空间到屏幕空间中间有两个步骤，一个是NDC，一个是屏幕映射。 NDC 在NDC之前，x,y,z,w的值跟Near和far有关，w的范围就是[Near,Far]。 经过NDC，即用w除以x,y,z，此时x,y,z的值范围是[-1,1],w是1.（但在OpenGl中，z的范围是[0,1])。 z就是深度值。 储存到纹理中映射一下：d=z*0.5+0.5 屏幕映射 经过NDC后，在根据屏幕像素来把x,y映射到屏幕上。 映射方法： screen_x = clip_x * pix
OpenGL进阶之SSAO屏幕空间环境光遮蔽
qq_44800780的博客
10-10 1744
参考： https://learnopenglcn.github.io/05%20Advanced%20Lighting/09%20SSAO/ 环境光照是我们加入场景总体光照中的一个固定光照常量，它被用来模拟光的散射。 在现实中，光线会以任意方向散射，它的强度是会一直改变的，所以间接被照到的那部分场景也应该有变化的强度，而不是一成不变的环境光。 其中一种间接光照的模拟叫做环境光遮蔽(Ambient...
Unity3D 片元NDC空间z值（ZBuffer)转View空间z值，公式推导
u012149999的博客
11-30 2807
《Shader入门精要》中十三章中深度和法线纹理一节，别后的原理中列出了如何从 Z纹理中将本片元的NDC空间下的z值还原成View空间下的z值 附上表达式推导过程，手写 方便和我一样数学都换老师的童鞋，少走弯路，呵呵。
可视化NDC
qq_21476953的博客
04-22 296
可视化NDC ndc = gl_Position.xyz / gl_Position.w; varying vec3 ndc; void main() { gl_FragColor = vec4(vec3(ndc.x+1)*0.5, ndc.y, 0.), 1.); } 范围是-1~1, 也可以映射到0~1: vec3 fNdc = ndc; fNdc.xy += 1.; fNdc.xy *= 0.5; gl_FragColor = vec4(vec3(fNdc.x, fNdc.y, 0.),
硬件渲染管线流程讲解，以及几种常用坐标空间概念（对象空间、世界空间、相机空间(观察空间)、NDC空间、裁剪空间、屏幕空间）
记录值得记录的东西
05-30 5487
OpenGL中的坐标空间变换 想要全面理解这些空间可以看看LearnOpenGL CN 中的坐标系统 懒得看的也可以看看下面的精简的描述。 建模师做出来的模型，其顶点的坐标属性，都是在该模型的 对象空间 （局部空间）中的 我们要把那个模型放入我们的游戏世界中，就要对其应用一个Model矩阵，model就是对模型应用了移动、旋转、缩放。最终模型就处在 世界空间 中了 渲染管线就是从三维空间中经过一系列计算、操作最终得到一张二维图像。世界空间中，现在有着相.
从世界坐标到NDC空间
最新发布
2401_86810419的博客
06-21 1242
本文系统讲解了计算机图形学中的坐标变换流程：1.世界坐标系用于描述物体的绝对位置；2.通过视图变换将世界坐标转换为以相机为原点的相机坐标系；3.使用投影矩阵将3D点映射到2D裁剪空间，其中重点解析了透视投影矩阵的四个关键行及其作用；4.通过齐次除法将裁剪坐标转换为NDC标准立方体空间（[-1,1]³），统一处理所有对象的坐标；5.最终将NDC坐标映射到屏幕像素空间。整个过程通过齐次坐标和矩阵变换实现了3D到2D的高效转换，为图形渲染管线奠定了数学基础。
【Unity]】坐标系
qq_35064654的博客
12-25 692
unity的世界坐标系是左手系；(左手系：握拳伸出左手，大拇指指向坐标轴正向、四指方向是旋转的正方向)；unity的相机坐标系是右手系；unity的NDC(Normalized Device Coordinate归一化设备坐标)又是左手系。NDC由底层api决定，但每个硬件软件的api又都不太一样，unity为了兼容各种api，坐标系搞成了四不像。unity的封装思路：是想在上层将各种坐标系包括UV坐标系抽象成OpenGL的规则，除了世界坐标系是左手系与OpenGL正好相反。emmmm，一言难尽....
《Unity shader入门精要》复习＜第13章 关于NDC坐标和深度/法线纹理＞
qq_42883222的博客
03-08 7718
分为三个地方讲解。 NDC(Normalize Device Coordinates)归一化的设备坐标 NDC坐标是世界空间坐标通过MVP变换之后再进行归一化得到的坐标。只需要再一步变换就能得到屏幕空间坐标。顺便提一下因为已经归一化了，如果需要从NDC坐标还原成世界坐标，需要注意最后除w分量。 何为线性何为非线性 正交投影得到的深度是线性的，而透视投影得到深度是非线性的。 所谓线性，就是指变化曲线的一阶导数为常量，也就是说变化量是恒定的。既然变换是恒定的，那么即深度z的采样点在[-1,]1之间均匀分布。 正
Unity3D Shader系列之深度纹理
老王的博客
04-21 8221
详细解释了深度纹理存储的内容，给出了OpenGL与DirectX平台下的裁剪矩阵，推导了获取线性深度值的公式，详细介绍了深度值精度问题出现的原因以及为什么Reverse Z可以解决此问题，并给出了Unity中实现场景扫描的实现。
Reversed-Z详解
weixin_30383279的博客
05-14 423
　　在3D渲染管线中，Z这个家伙几乎无处不在，如Z-Buffer，Early-Z，Z-Cull，Z-Test，Z-Write等等，稍有接触图形学的人都会对这些术语有所耳闻。 　　那么Z到底是什么呢？首先Z当然可以是任意坐标系下的z坐标值，但我们这里要说的Z值，就是深度值，上面几个包含Z的术语里面的Z也都是深度值的意思，深度值是物体变换到屏幕空间后的z坐标的值，因为NDC空间转屏幕空间时...
【Unity】投影矩阵和线性深度推导
weixin_36993874的博客
02-24 179
【Unity】投影矩阵和线性深度推导 网络上有很多投影矩阵的推导，也有很多声称是基于 Unity 的，但和我的实测都不一致（现在看来是因为这些文章并不全面），此外有一些 Unity 本身的函数我也搞不懂它的原理，遂最终选择自行研究，总算把这些问题解决了。 现在通过这篇文章，你就可以完全搞懂 Unity 的投影矩阵是啥样，又是怎么来的。以及 Unity 逆推线性深度的函数是如何实现的。不过该文章也...
深入解析透视投影矩阵的推导与变换过程
本文将围绕标题“透视投影矩阵的推导过程”以及描述中所提到的内容，详细阐述与之相关的知识点，并结合标签“透视投影矩阵的推导”展开深入分析。 首先，我们需要理解“透视投影”的基本概念。在三维图形渲染中，...
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
表情包 代码片
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值