Question

我目前正在编写一个cel着色着色器，但我遇到边缘检测问题。我目前正在使用以下代码在非线性深度缓冲区值上使用拉普拉斯边缘检测：

uniform sampler2d depth_tex;
void main(){
vec4 color_out;
float znear = 1.0;
float zfar = 50000.0;
float depthm = texture2D(depth_tex, gl_TexCoord[0].xy).r;
float lineAmp = mix( 0.001, 0.0, clamp( (500.0 / (zfar + znear - ( 2.0 * depthm - 1.0 ) * (zfar - znear) )/2.0), 0.0, 1.0 ) );// make the lines thicker at close range

float depthn = texture2D(depth_tex, gl_TexCoord[0].xy + vec2( (0.002 + lineAmp)*0.625 , 0.0) ).r;
depthn = depthn / depthm;

float depths = texture2D(depth_tex, gl_TexCoord[0].xy - vec2( (0.002 + lineAmp)*0.625 , 0.0) ).r;
depths = depths / depthm;

float depthw = texture2D(depth_tex, gl_TexCoord[0].xy + vec2(0.0 , 0.002 + lineAmp) ).r;
depthw = depthw / depthm;

float depthe = texture2D(depth_tex, gl_TexCoord[0].xy - vec2(0.0 , 0.002 + lineAmp) ).r;
depthe = depthe / depthm;

float Contour = -4.0 + depthn + depths + depthw + depthe;

float lineAmp2 = 100.0 * clamp( depthm - 0.99, 0.0, 1.0);
lineAmp2 = lineAmp2 * lineAmp2;
Contour = (512.0 + lineAmp2 * 204800.0 ) * Contour;

if(Contour > 0.15){
    Contour = (0.15 - Contour) / 1.5 + 0.5;
} else
    Contour = 1.0;

color_out.rgb = color_out.rgb * Contour;
    color_out.a = 1.0;
    gl_FragColor = color_out;
}

但它是hackish [注意lineAmp2]，并且远距离的细节丢失了。所以我编写了一些其他算法：

[注意拉普拉斯边缘检测正在使用]

1.从深度缓冲区获取5个样本：depthm，depthn，depths，depthw，depthe，其中depthm正好是处理过的片段所在的位置，depthn略微偏向顶部，深度稍微偏向底部等。

2.计算相机空间中的实际坐标[以及转换为线性]。

3.通过减去比较侧样品到中间样品，然后通过除以两个相机空间点之间的距离差来归一化每个差异并添加所有四个结果。这在理论上应该有助于处理距离相机很远的情况，两个碎片在屏幕上非常接近，但相机空间非常远，这对于线性深度测试来说是致命的。

其中：

2.a使用[url = http://stackoverflow.com/questions/6652253/getting-the-true-z-value-from-the-depth-buffer]中的算法将非线性深度转换为线性深度http://stackoverflow.com/questions/6652253/getting-the-true-z-value-from-the-depth-buffer[/url] 确切代码：

uniform sampler2D depthBuffTex;
uniform float zNear;
uniform float zFar;
varying vec2 vTexCoord;
void main(void)
{
float z_b = texture2D(depthBuffTex, vTexCoord).x;
float z_n = 2.0 * z_b - 1.0;
float z_e = 2.0 * zNear * zFar / (zFar + zNear - z_n * (zFar - zNear));
}

2.b将屏幕坐标转换为[tan a，tan b]，其中a是水平角度，b i是垂直角度。可能有一个更好的术语，有一些球面坐标，但我还不知道。

2.c创建一个3d矢量（转换后的屏幕坐标，1.0）并按线性深度进行缩放。我假设这是片段的估计相机空间坐标。它看起来像。

3.a每个差异如下：（depthm - sidedepth）/ lenght（positionm - sideposition）

我可能在任何时候搞砸了什么。代码看起来很好，但算法可能不是，因为我自己编写了。

我的代码：

uniform sampler2d depth_tex;
void main(){
float znear = 1.0;
float zfar = 10000000000.0;

float depthm = texture2D(depth_tex, gl_TexCoord[0].xy + distort ).r;
depthm = 2.0 * zfar * znear / (zfar + znear - ( 2.0 * depthm - 1.0 ) * (zfar - znear) );    //convert to linear
vec2 scorm = (gl_TexCoord[0].xy + distort) -0.5;    //conversion to desired coordinates space. This line returns value from range (-0.5,0.5)
scorm = scorm * 2.0 * 0.5;     // normalize to (-1, 1) and multiply by tan FOV/2, and default fov is IIRC 60 degrees
scorm.x = scorm.x * 1.6;      //1.6 is aspect ratio 16/10
vec3 posm = vec3( scorm, 1.0 );
posm = posm * depthm;      //scale by linearized depth



float depthn = texture2D(depth_tex, gl_TexCoord[0].xy + distort + vec2( 0.002*0.625  , 0.0) ).r;          //0.625 is aspect ratio 10/16
depthn = 2.0 * zfar * znear / (zfar + znear - ( 2.0 * depthn - 1.0 ) * (zfar - znear) );
vec2 scorn = (gl_TexCoord[0].xy + distort + vec2( 0.002*0.625, 0.0) ) -0.5;
scorn = scorn * 2.0 * 0.5;
scorn.x = scorn.x * 1.6;
vec3 posn = vec3( scorn, 1.0 );
posn = posn * depthn;

float depths = texture2D(depth_tex, gl_TexCoord[0].xy + distort - vec2( 0.002*0.625 , 0.0) ).r;
depths = 2.0 * zfar * znear / (zfar + znear - ( 2.0 * depths - 1.0 ) * (zfar - znear) );
vec2 scors = (gl_TexCoord[0].xy + distort - vec2( 0.002*0.625, 0.0) ) -0.5;
scors = scors * 2.0 * 0.5;
scors.x = scors.x * 1.6;
vec3 poss = vec3( scors, 1.0 );
poss = poss * depths;

float depthw = texture2D(depth_tex, gl_TexCoord[0].xy + distort + vec2(0.0 , 0.002) ).r;
depthw = 2.0 * zfar * znear / (zfar + znear - ( 2.0 * depthw - 1.0 ) * (zfar - znear) );
vec2 scorw = ( gl_TexCoord[0].xy + distort + vec2( 0.0 , 0.002) ) -0.5;
scorw = scorw * 2.0 * 0.5;
scorw.x = scorw.x * 1.6;
vec3 posw = vec3( scorw, 1.0 );
posw = posw * depthw;

float depthe = texture2D(depth_tex, gl_TexCoord[0].xy + distort - vec2(0.0 , 0.002) ).r;
depthe = 2.0 * zfar * znear / (zfar + znear - ( 2.0 * depthe - 1.0 ) * (zfar - znear) );
vec2 score = ( gl_TexCoord[0].xy + distort - vec2( 0.0 , 0.002) ) -0.5;
score = score * 2.0 * 0.5;
score.x = score.x * 1.6;
vec3 pose = vec3( score, 1.0 );
pose = pose * depthe;

float Contour = ( depthn - depthm )/length(posm - posn) + ( depths - depthm )/length(posm - poss) + ( depthw - depthm )/length(posm - posw) + ( depthe - depthm )/length(posm - pose);
Contour = 0.25 * Contour;

color_out.rgb = vec3( Contour, Contour, Contour );
    color_out.a = 1.0;
    gl_FragColor = color_out;
}

第二个代码的确切问题是它在更远的距离上展示了一些可怕的伪像。

我的目标是使其中任何一个正常工作。我是否可以使用任何技巧来提高线性化和非线性化深度缓冲区的精度/质量？我的线性化深度缓冲算法有什么问题吗？

深度缓冲区边缘检测[cel shading]

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