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)
- 整数
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。
- 有趣的事实:32位浮点数 (
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。