如何为 3D 引擎对三角形进行 Z 排序？

Question

我正在为我正在开发的游戏构建一个小型 3D 引擎。我已经整理好了我的基础知识：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。

我通过对构成三角形面的 3 个点进行平均来计算面 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，因此在深度排序显示列表中上升。

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，我确信存在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必需的数据 - 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

Answer 1

您需要细分三角形，使它们的大小大致相同 - 无论您是自己排序还是使用 z 缓冲区。 当然，除非 z 缓冲区算法也为您分割细长三角形。 在这种情况下，您不应该看到此问题。

问题是，如果你有一些紧凑的小三角形和一些细长的三角形（例如），算法将经常错过对细长三角形的分类。如果您使用三角形的中点，则某些视点将被视为更紧凑的视点的“前面”，而实际上它实际上位于后面。采取这个自上而下的视图，其中

+

代表中点。

            o

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

*

从

*

到

o

看，大三角形（2）可以被解释为位于小三角形（3）的前面，因此被绘制在它的上面。

如果 (2) 被分割成 3 或 4 个较小的三角形，那么 z 缓冲将在更多时候发挥作用。

Answer 2

您的选择是：

1. 细分您的网格，以便您 可以可靠地对每个多边形进行排序（但是 仍然存在可怕的边缘情况 您可能会或可能不会看到）。

2. 使用Z-Buffer，所有支持 图形硬件本质上是 免费。

Answer 3

使任何三角形排序算法复杂化的极端情况如下图所示：

每个三角形都位于一个三角形的前面和另一个三角形的后面。我必须在 inkscape 中做一些非常简单的技巧才能创建这个图表。

在 3D 中排列多边形并不难，这样在图形的“前面”就有一个循环。为了解决这个问题，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（并且它们很容易在硬件中加速）。