Depth24Stencil8介绍

直接回答你的问题:不是浮点型

Depth24Stencil8 (通常在 OpenGL 中对应 GL_DEPTH24_STENCIL8,在 DirectX/Vulkan 中对应 D24_UNORM_S8_UINT) 中的 Depth24 部分,存储的是 **无符号归一化整型 (Unsigned Normalized Integer, UNORM)**。

以下是关于其存储机制、精度和与浮点型区别的详细说明:

1. 存储机制 (UNORM)

  • 数据类型:24位无符号整数 (24-bit Unsigned Integer)。
  • 数值范围:整数范围是 $[0, 2^{24} - 1]$,即 $[0, 16,777,215]$。
  • 映射关系
    硬件会将这个整数线性映射到逻辑上的 $[0.0, 1.0]$ 浮点范围。
    • 整数 0 $\rightarrow$ 逻辑深度 0.0 (通常是 Near Plane)
    • 整数 16,777,215 (0xFFFFFF) $\rightarrow$ 逻辑深度 1.0 (通常是 Far Plane)

2. 精度分析

  • 线性分布:由于它是定点整数,它在 $[0, 1]$ 范围内的精度分布是均匀的。
  • 精度值:最小可分辨的深度差(Precision)为 $\frac{1}{2^{24} - 1} \approx 0.00000006$。
  • 非线性投影的问题
    虽然存储格式是均匀分布的,但经过透视投影(Perspective Projection)后的 $Z$ 值($1/Z$ 关系)是非线性的。这导致在近处(Near)深度值变化剧烈,占用大量整数范围;而在远处(Far)深度值变化微小,大量物体挤在同一个整数数值上,容易产生 Z-Fighting(深度冲突)

3. 为什么不是浮点型?

如果你想要浮点型的深度缓冲,你需要使用 Depth32F (或 D32F_S8) 格式。

  • Depth24 (Integer): 就像把一把尺子刻度均匀分成 1600 万份。
  • Depth32F (Float): 使用 IEEE 754 标准。它的精度分布是非均匀的(靠近 0 的地方精度极高,靠近 1 的地方精度较低)。
    • 有趣的事实:32位浮点数 (float) 的尾数(Mantissa)部分是 23位。这意味着在 $[0.5, 1.0]$ 区间内,Depth32F 的有效精度其实略低于 Depth24
    • 但在 Reverse-Z (反向Z缓冲) 技术中,Depth32F 是绝配。因为浮点数的精度分布特性(靠近0精度高)正好完美抵消了透视投影的非线性特性(远处Z值分布密),从而实现近乎完美的深度精度。

4. 总结与建议

格式 Depth24Stencil8 Depth32F_Stencil8
深度存储类型 定点整数 (UNORM) 浮点数 (Float)
位宽 24 bits 32 bits
模版 (Stencil) 8 bits 8 bits
主要用途 传统渲染,兼容性好,带宽较低 高精度渲染,Reverse-Z 必备
带宽占用 32 bits/pixel (紧凑打包) 64 bits/pixel (通常分开或补齐)

结论:
如果你的 framebuffer 格式是 D24S8,那么显卡里存的就是一个整数。如果你需要浮点深度带来的精度优势(特别是做大场景或 Reverse-Z),请切换到 D32F 格式。