Unity Shader Graph 中深度纹理（Depth Texture）和屏幕空间坐标（Screen Position）

深度纹理深度纹理是渲染过程中产生的，具体来说，场景中物体从模型空间经过 MVP 矩阵变换到 NDC，z 坐标的值就存储了其深度信息，将这个值缓存，经过一些数值变换就可以作为深度纹理使用。从 Shader Graph 的一些节点可以很好的了解深度纹理

Scene Depth Node
根据官方文档：Scene Depth Node，有三种采样模式：Linear01，Raw，Eye。从最基本的 Raw 模式开始说。

《Unity Shader 入门精要》13.1


Raw 模式的深度值由上图 NDC 中的 z 坐标变换得到，将其值域 [-1, 1] ，映射到 [0, 1] 得到，具体计算为:
由于从视空间到 NDC 经过透视投影，所以 Raw 模式下的深度值是非线性的，有时需要线性空间下的深度值，则需要 View Space 下的 Z 坐标，也就是 Eye 模式。至于 Linear01 模式，就是通过 View Space 下的 Z 坐标，将其值域从

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（对应近平面和远平面值），映射到

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（准确的说是

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），具体计算为：

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下面再梳理一下三种模式的关系：首先，从视空间到裁剪空间，左乘投影矩阵（推导见：王二：[GAMES101] 投影变换和模型变换 作业1），

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可以得到

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（加上了负号是因为 Unity 中 视空间的 z 轴与其他空间相反，使用右手系）再经过透视除法从 Clip Space 变到 NDC

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结合 （1）（2）可以得到

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和

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之间的关系

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（同样加上了负号）

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（TODO）用 Shader Graph 验证发现有问题，目前还不知道什么原因，

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和

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的关系是对的，但

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不对

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用 Shader Graph 验证失败
屏幕空间坐标Screen Position Node 在 shader graph 里有四种模式

Raw
未经过透视除法的，左下角是（0，0）右上角是（1，1）的屏幕空间<blockquote>IN.ScreenPosition = (clip.xy * 0.5f + 0.5 * clip.w, clip.z, clip.w);  // clip 为裁剪空间坐标

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Raw

为什么会有 0.5 * clip.w 这个单看起来很奇怪的项，与 ComputeScreenPos 函数一样，为了提高效率，在顶点着色器中使用这个函数，就必须将除以 w 分量的步骤放到片元着色器，因为裁剪空间不是一个线性空间，而从顶点着色器到片元着色器的插值是线性插值。

Default
经过透视除法的，左下角是（0，0）右上角是（1，1）的屏幕空间 float4(IN.ScreenPosition.xy / IN.ScreenPosition.w, 0, 0);

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Default

Center
经过透视除法的，左下角是（-1，-1）右上角是（1，1）的屏幕空间 float4(IN.ScreenPosition.xy / IN.ScreenPosition.w * 2 - 1, 0, 0);

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Center

Tiled
经过透视除法的，分成上下均等的四块组成，每块左下角是（0，0）右上角是（1，1）的屏幕空间 frac(float4((IN.ScreenPosition.x / IN.ScreenPosition.w * 2 - 1) * _ScreenParams.x / _ScreenParams.y, IN.ScreenPosition.y / IN.ScreenPosition.w * 2 - 1, 0, 0));

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Tiled最终的屏幕空间坐标由 NDC 缩放得到，NDC 的 xyz 分量值属于

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，将其缩放到

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，

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，z 和 w 分量与裁剪空间保持一致（根据 ComputeScreenPos 函数），下面是计算公式

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