1. 获得深度纹理

在unity中获取深度纹理是比较简单的，通过将脚本挂在摄像机上，代码如下，参考自UnityShader入门精要.

用于生成材质的一个基类：

using UnityEngine;
using System.Collections;

[ExecuteInEditMode]
[RequireComponent (typeof(Camera))]
public class PostEffectsBase : MonoBehaviour {

	// Called when start
	protected void CheckResources() {
		bool isSupported = CheckSupport();
		
		if (isSupported == false) {
			NotSupported();
		}
	}

    // Called in CheckResources to check support on this platform
    [System.Obsolete]
    protected bool CheckSupport() {
		if (SystemInfo.supportsImageEffects == false || SystemInfo.supportsRenderTextures == false) {
			Debug.LogWarning("This platform does not support image effects or render textures.");
			return false;
		}
		
		return true;
	}

	// Called when the platform doesn't support this effect
	protected void NotSupported() {
		enabled = false;
	}
	
	protected void Start() {
		CheckResources();
	}
	
	// Called when need to create the material used by this effect
	protected Material CheckShaderAndCreateMaterial(Shader shader, Material material) {
		if (shader == null) {
			return null;
		}
		
		if (shader.isSupported && material && material.shader == shader)
			return material;
		
		if (!shader.isSupported) {
			return null;
		}
		else {
			material = new Material(shader);
			material.hideFlags = HideFlags.DontSave;
			if (material)
				return material;
			else 
				return null;
		}
	}
}

获得深度值(虽然名字取的获得深度值和法线值，但是还没有获得后者)

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

/// <summary>
/// 获得深度和法线纹理
/// </summary>
public class GetDepthAndNormalTexture : PostEffectsBase
{
	// 需要挂载的Shader
	public Shader depthShader;
	// 自动生成的材质
	private Material depthMaterial = null;

	public Material material
	{
		get
		{
			depthMaterial = CheckShaderAndCreateMaterial(depthShader, depthMaterial);
			return depthMaterial;
		}
	}
	private Camera myCamera;
	public Camera camera
	{
		get
		{
			if (myCamera == null)
			{
				myCamera = GetComponent<Camera>();
			}
			return myCamera;
		}
	}

	void OnEnable()
	{
		camera.depthTextureMode |= DepthTextureMode.Depth;
	}
	void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest)
	{
		if (material != null)
		{
			Graphics.Blit(src, dest, material);
			//Matrix4x4 currentViewProjectionMatrix = camera.projectionMatrix * camera.worldToCameraMatrix;
			//Matrix4x4 currentViewProjectionInverseMatrix = currentViewProjectionMatrix.inverse;
			//material.SetMatrix("_CurrentViewProjectionInverseMatrix", currentViewProjectionInverseMatrix);
			Matrix4x4 projection = GL.GetGPUProjectionMatrix(camera.projectionMatrix, false) * camera.worldToCameraMatrix;
			material.SetMatrix("_CurrentViewProjectionInverseMatrix", projection.inverse);
		}
		else
		{
			Graphics.Blit(src, dest);
		}
	}
}

2. 注意事项

2.1 首先需要明确一点，通过下面这句代码，我们可以在Shader中声明 _CameraDepthTexture 变量来获得深度纹理，这里的深度存储的是 NDC 坐标，且将范围映射到了 $[0, 1]$ .

camera.depthTextureMode |= DepthTextureMode.Depth;

2.2 如何通过Shader可视化深度图呢？
先把代码贴出来：

Shader "Unity Shaders Book/Chapter 13/DepthAndNormal"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        CGINCLUDE
		#include "UnityCG.cginc"
        sampler2D _MainTex;
        half4 _MainTex_TexelSize;
        sampler2D _CameraDepthTexture;
        float4x4 _CurrentViewProjectionInverseMatrix;

        struct v2f{
            float4 pos:SV_POSITION;
            half2 uv:TEXCOORD0;
            half2 uv_depth:TEXCOORD1;
        };
        

        v2f vert(appdata_img v){
            v2f o;
            o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
            o.uv = v.texcoord;
            o.uv_depth = v.texcoord;
            #if UNITY_UV_STARTS_AT_TOP // 如果uv的y轴是从上面开始的, 1表示Direct3d，0表示Opengl
            if(_MainTex_TexelSize.y < 0)
                o.uv_depth.y = 1 - o.uv_depth.y;
			#endif
            return o;
        }

        fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{
            // 采样深度纹理获得非线性空间中的深度值
            float d = SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture, i.uv_depth);
            float4 H = float4(i.uv.x * 2 - 1, i.uv.y * 2 - 1, d, 1);
            // float4 H = float4(i.uv.x * 2 - 1, i.uv.y * 2 - 1, d * 2 - 1, 1);
            float4 D = mul(_CurrentViewProjectionInverseMatrix, H); // 映射回线性空间中去
            float4 worldPos = D / D.w;
            float world_d = saturate(worldPos.z / 96);
            float linear_d = Linear01Depth(d);

            float4 proj = float4(i.uv * 2 - 1, d, 1);
            worldPos = mul(_CurrentViewProjectionInverseMatrix, proj);
            worldPos = worldPos / worldPos.w;
            // return fixed4(linear_d, linear_d, linear_d, 1.0);
            return fixed4(worldPos.z, worldPos.z, worldPos.z, 1.0);
        }

        ENDCG


        Pass {      
			ZTest Always Cull Off ZWrite Off
			    	
			CGPROGRAM  
			
			#pragma vertex vert  
			#pragma fragment frag  
			  
			ENDCG  
		}

    }
    FallBack Off
}

重点看frag函数！！！

如果想获得视角空间下的深度值：
可以通过LinearEyeDepth函数来获得，改动一下返回代码即可：

float view_linear_d = LinearEyeDepth(d);
return fixed4(view_linear_d, view_linear_d, view_linear_d, 1.0);

效果（有点奇怪，感觉还有问题，有大佬欢迎提出一点意见）:
在这里插入图片描述

如果想获得一个范围在 $[0, 1]$ 的线性深度值，那么可以通过Linear01Depth函数来获得，改动一下返回代码即可：

float linear_d = Linear01Depth(d);
return fixed4(linear_d, linear_d, linear_d, 1.0);

效果：
在这里插入图片描述

如果想要通过深度值来获得世界坐标，那么代码如下：

float d = SAMPLE_DEPTH_TEXTURE(_CameraDepthTexture, i.uv_depth);
float4 H = float4(i.uv.x * 2 - 1, i.uv.y * 2 - 1, d, 1);
// float4 H = float4(i.uv.x * 2 - 1, i.uv.y * 2 - 1, d * 2 - 1, 1);
float4 D = mul(_CurrentViewProjectionInverseMatrix, H); // 映射回线性空间中去
float4 worldPos = D / D.w;
return fixed4(worldPos.z, worldPos.z, worldPos.z, 1.0);

效果：
在这里插入图片描述

3. 遇到的问题

GL.GetGPUProjectionMatrix(camera.projectionMatrix, false)
通过这个函数可以用来处理DX 和OpenGL的坐标差异性。
之前没有用这个函数，导致坐标系不同，没有产生正确的效果。
Unity中的编辑界面是左手坐标系，但是底层使用的是右手坐标系，因此如果这里不统一，那么会导致z轴的值有问题。