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，因此会在深度排序的显示列表中上升。

我该如何解决？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，所以我可以访问所有必需的数据 - 三角形、点、纹理、UV 坐标等。

以 3D 程序呈现的大教堂

替代文字

在我的 3D 引擎中渲染的大教堂

替代文字

Answer 1

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

问题是，如果你有一些小的紧凑三角形和一些细长的三角形（例如），算法会经常错过对细长三角形的分类。如果您使用三角形的中点，则会有一些视点，在那里它会被视为更紧凑的“前面”，而实际上如果真的在后面。采取这个自上而下的视图，其中+代表中点。

            o

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

*

从寻找*到o的大的三角形（2）可被解释为在小三角形（3），因此前面的是在它的上面绘制。

如果 (2) 被分成 3 或 4 个较小的三角形，那么 z 缓冲将在更多时间工作。

不正确。这正是 Z-buffering 解决的问题。Z 缓冲是按像素进行的，与多边形大小无关（它碰巧在管道的深处甚至知道）。您描述的问题仅适用于多边形排序，或者您正在渲染非不透明多边形。精度问题与 z 缓冲相关，这里有一个很好的介绍：http://www.sjbaker.org/steve/omniv/love_your_z_buffer.html (2认同)

Answer 2

您可以选择：

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）。