如何对 3D 引擎的三角形进行 Z 排序？答案

【问题标题】：How do I Z-sort triangles for a 3D engine?如何对 3D 引擎的三角形进行 Z 排序？
【发布时间】：2011-04-13 23:00:23
【问题描述】：

我正在为我正在开发的游戏构建一个小型 3D 引擎。我已经整理好了基础知识：带有背面剔除的纹理三角形。然而，深度排序被证明是一个难题。

我通过平均构成三角形面的 3 个点来计算面 Z。较长的面有时会与较小的面重叠，因为它们具有较大的 Z 值，因此在深度排序的显示列表中会上升。

我该如何解决这个问题？如果我只能在编程时获得一些实际帮助，我确信有已知的深度排序技术。我自己构建了渲染管道，因此我可以访问所有需要的数据 - 三角形、点、纹理、UV 坐标等。

3D 程序渲染的大教堂

在我的 3D 引擎中渲染的大教堂

【问题讨论】：

【解决方案1】：

您需要细分三角形，使它们的大小大致相同 - 无论您是自己进行排序还是使用 z 缓冲区。当然，除非 z-buffer 算法也为您分割细长的三角形。

问题在于，如果您有一些小的紧凑三角形和一些细长的三角形（例如），该算法将经常无法对细长的三角形进行分类。如果你使用三角形的中点，就会有一些视点，它会被认为是一个更紧凑的“前面”，而实际上如果真的在后面的话。以+ 代表中点的自上而下视图为例。

            o

-+-            1
-----+------   2
         -+-   3

*

从* 到o 看，大三角形 (2) 可以被解释为在小三角形 (3) 的前面，因此被绘制在它上面。

如果 (2) 被分割成 3 或 4 个较小的三角形，那么 z 缓冲的工作时间会更长。

【讨论】：

有什么方法可以让 Z 排序例程考虑三角形区域，而不必拆分 tris？
不正确。这正是 Z-buffering 解决的问题。 Z 缓冲是按像素计算的，并且与多边形大小无关（它恰好在管道的下游甚至不知道）。您描述的问题仅适用于多边形排序，或者如果您正在渲染非透明多边形。精度问题与 z-buffering 相关，这里有一个很好的介绍：sjbaker.org/steve/omniv/love_your_z_buffer.html
Justicle 说了什么。此外，如果您需要 z 排序（例如透明度），一种计算有效的 z 排序方法是使用 BSP 树。
@Kos - 如果你有一个静态场景，那么 BSP 树是正确的选择。这涵盖了移动物体的一般情况。
Z 缓冲仅在所有三角形大小相似的情况下才有效。如果任何一个又长又薄，你就会遇到这个问题。

【解决方案2】：

您的选择是：

【讨论】：

【解决方案3】：

使任何三角形排序算法复杂化的极端情况如下图所示：

每个三角形都在一个三角形的前面，另一个三角形的后面。为了创建这个图表，我必须在 inkscape 中做一些非常简单的技巧。

在 3D 中排列多边形并不难，这样您就可以在“前面”图形中有一个循环。要解决这个问题，您的算法需要能够细分三角形以打破循环。

这是 Z 缓冲区如此受欢迎的原因之一（而且它们很容易在硬件中加速）。

【讨论】：