为什么Z受透视划分的影响？

Question

我最近意识到OpenGL不仅针对x和y执行透视划分，也针对z执行透视划分。

在我的理解x /= w;和y /= w;就足够了。当然，那么我们需要不同的投影矩阵。

那么，为什么OpenGL会z /= w;？为了使z-buffer在短距离上更精确，但在长距离上更不精确？

Answer 1

在数学上，划分所有组件是正确的方法。这样，在屏幕空间线性地插入z （对于位置数据不进行透视正确插值，因为它应该在屏幕空间中插值）。 在场景空间中的线性插值当然意味着在眼睛或物体空间中观察它，它看起来是非线性的。它只是意味着一个不平行于图像平面的物体，在屏幕上向左移动一个像素确实意味着沿着+或-z向可变量移动，这取决于距离 - 所以这个视角实际上也会扭曲z轴

副作用是Z缓冲精度在近平面处最高，这对大多数场景来说实际上是一件好事。

使用＆＃34;未分割的＆＃34;深度测试的Z称为W buffer。但这意味着不能再使用线性插值。但是，对于现代GPU，这不是一个太大的问题。

Answer 2

投影变换的作用是将对象从世界空间移动到投影空间（实际上它将是投影空间之前的相机空间，但它不在范围内）。

视觉上每隔一个空间是一个从-1到1的立方体，而投影空间是金字塔部分，近平面位于Z0，FarPlane位于Z1（或Z-1取决于右手或左手系统） ）。所以z也变形（除非你有正交投影）。 Z从0变为1，因为对于近平面后面的对象进入渲染管道并没有任何意义。

你自己和评论中提到了Z Buffer的精度。它的精度不会改变，但是，在投影变换之后，物体Z增量在远处平面附近的物体之间会更小，而在靠近近平面附近的物体附近会更少（在较不发达的词中：物体之间Z轴上的距离）接近NearPlane将增加，而在FarPlane附近的物体之间的Z轴距离将减少。）

这就是为什么减少近平面和远平面距离有时会修复Z战斗：如果两个平面之间的距离较小，远距离物体之间的距离会减少。