Z-Buffer

在threejs中，使用深度緩沖（Z-Buffer）來(lái)完成場(chǎng)景可見性計(jì)算，即確定場(chǎng)景哪部分可見，哪部分不可見。深度緩沖（Z-Buffer）是一個(gè)二維數(shù)組，其中的每一個(gè)元素對(duì)應(yīng)屏幕上的一個(gè)像素，如果場(chǎng)景中的兩個(gè)模型在同一個(gè)像素生成渲染結(jié)果，那么圖形處理卡就會(huì)比較二者的深度，并且保留距離觀察者較近的物體在該像素點(diǎn)的渲染結(jié)果，這樣就形成了近的模型遮擋遠(yuǎn)的模型的結(jié)果。

上面說(shuō)到，深度緩沖（Z-Buffer）是一個(gè)二維數(shù)組，但是數(shù)組的元素類型卻可以不同，不同的元素類型代表著不同的精度。這和顏色的精度很像，比如GIF圖像最多用8bit保存一個(gè)顏色，也即GIF最多支持256種色彩。以此類推，如果深度緩沖的也用8bit來(lái)保存一個(gè)像素的深度，那就是說(shuō)該深度緩存只有256個(gè)深度級(jí)別。在threejs中只實(shí)現(xiàn)了一種深度緩沖，但是在例子中，又實(shí)現(xiàn)了一個(gè)精度更高的深度緩沖——logarithmicdepthbuffer，可以看示例webgl_camera_logarithmicdepthbuffer

Z-Fighting

當(dāng)場(chǎng)景中的兩個(gè)模型在同一個(gè)像素生成的渲染結(jié)果對(duì)應(yīng)到一個(gè)相同的深度值時(shí)，渲染器就不知道該使用哪個(gè)模型的渲染結(jié)果了，或者說(shuō)，不知道哪個(gè)面在前，哪個(gè)面在后，于是便開始“胡作非為”，這次讓這個(gè)面在前面，下次讓那個(gè)面在前面，于是模型的重疊部位便不停的閃爍起來(lái)。這便是Z-Fighting問題。

（圖片來(lái)自：Three.js/WebGL: Large spheres appear broken at intersection）

解決 Z-Fighting

要解決Z-Fighting問題，有兩個(gè)思路：

• 讓各模型渲染結(jié)果不要在同一個(gè)像素出現(xiàn)相同深度值
• 人為設(shè)置渲染順序，這樣即使出現(xiàn)相同深度值，也能正確渲染

這里說(shuō)一下第二種方法為什么也能解決Z-Fighting，比如有兩個(gè)模型A和B，A的渲染順序是0，B的渲染順序是1，既是先渲染A，再渲染B，所以，如果A和B在某個(gè)地方出現(xiàn)了相同的深度值，那么后渲染的B會(huì)覆蓋掉先渲染的A。下面是按照這兩個(gè)思路提出的一些解決辦法。

別讓模型靠得那么近

手動(dòng)設(shè)置一定的偏移即可讓這個(gè)問題解決，比如下面兩個(gè)例子：

• 刻度的z值為0，和尺子處于同一平面，會(huì)出現(xiàn)z-fighting問題，可以看到刻度文字不停閃爍

  有z-fighting的例子

• 刻度得z值設(shè)置3，和尺子分處不同的平面，無(wú)z-fighting問題

  無(wú)z-fighting的例子

設(shè)置合適的near和far值

在創(chuàng)建相機(jī)的時(shí)候，會(huì)有near和far兩個(gè)參數(shù)，用來(lái)設(shè)置相機(jī)的近平面和遠(yuǎn)平面。這個(gè)兩個(gè)參數(shù)其實(shí)和深度緩沖（Z-Buffer）也密切相關(guān)，深度緩沖其實(shí)是非線性的，靠近相機(jī)的地方精度更高。什么意思呢？假如你的深度緩沖只有10個(gè)深度級(jí)別，你的相機(jī)的near=1，far=100，那么你的深度緩沖可能是這樣的：

深度級(jí)別深度范圍

0	0~1.0
1	1.0~1.1
3	1.1~1.234
4	1.234~1.325
5	1.325~1.55667
6	1.55667~1.9634
7	1.9634~5.434
8	5.434~23.34834
9	23.34834~99.999

（數(shù)據(jù)是杜撰的）

這樣的非線性深度緩存可能會(huì)造成在離相機(jī)較遠(yuǎn)的地方深度等級(jí)的劃分過于粗糙，比如上面的深度等級(jí)9，離相機(jī)的距離從23.34834到99.999的面都屬于同一個(gè)深度級(jí)別，從上面可以，兩個(gè)面對(duì)應(yīng)到同一個(gè)深度級(jí)別就可能會(huì)出現(xiàn)z-fighting，所以，這個(gè)深度緩存出現(xiàn)z-fighting的概率還是挺大的。

一般來(lái)說(shuō)，選擇一個(gè)稍微大一點(diǎn)的near值效果會(huì)明顯，比如把near從0.1設(shè)為1。

參考：【Z-Fighting】【Three.js/WebGL: Large spheres appear broken at intersection】

設(shè)置多邊形偏移（polygon offset）

threejs 的 material 定義了三個(gè)多邊形偏移相關(guān)的屬性：

• polygonOffset 是否開啟多邊形偏移
• polygonOffsetFactor 多邊形偏移因子
• polygonOffsetUnits 多邊形偏移單位

當(dāng)發(fā)生兩個(gè)面深度值相同時(shí)，設(shè)置了polygonOffset的面便會(huì)向前或向后偏移一小段距離，這樣就能區(qū)分誰(shuí)前誰(shuí)后了。

當(dāng)polygonOffsetFactor和 polygonOffsetUnits的都是正值時(shí)，向遠(yuǎn)離相機(jī)的方向偏移，當(dāng)兩者都是負(fù)值時(shí)，向靠近相機(jī)的地方偏移。

設(shè)置polygonOffsetFactor和 polygonOffsetUnits是有所講究的：

• 當(dāng)面和近平面（near）、遠(yuǎn)平面（far）幾乎平行的時(shí)候，一個(gè)很小的偏移就足夠，你可以設(shè)置polygonOffsetFactor=0, polygonOffsetUnits=1.0
• 當(dāng)面和近平面（near）、遠(yuǎn)平面（far）有一個(gè)明顯的角度時(shí)，這時(shí)候就需要一個(gè)較大的偏移和一個(gè)較小但非零的偏移因子。這是因?yàn)橐珠_兩個(gè)交叉的面要比分開兩個(gè)重合的面要更大的偏移。你可以設(shè)置如polygonOffsetFactor=0.75, polygonOffsetUnits=4.0

這部分內(nèi)容很多都來(lái)自Z fighting & polygon offset,原文講得更好點(diǎn)。

設(shè)置 render order

threejs的Object3D對(duì)象定義了一個(gè)renderOrder屬性，可以指定對(duì)象的渲染順序，按renderOrder從小到大排列，小的先渲染，大的后渲染。

設(shè)置完renderOrder之后，就算兩個(gè)面有同樣的深度，但是因?yàn)橛袖秩卷樞?#xff0c;后渲染的面會(huì)覆蓋掉先渲染的面。也因?yàn)檫@樣，設(shè)置正確的渲染順序很重要。

此外，這種方法更經(jīng)常用在處理元素透明問題上，詳見transparent-objects-in-threejs。

使用 logarithmicDepthBuffer 緩沖

緩沖的級(jí)別越多，沖突的概率相應(yīng)的也就越低，所以，我們可以使用一個(gè)精度更高的z緩沖，來(lái)代替原有的Z緩沖。對(duì)于這個(gè)方法，threejs官網(wǎng)已經(jīng)提供了一個(gè)例子webgl_camera_logarithmicdepthbuffer。不過，官網(wǎng)的例子為了演示效果，寫得比較復(fù)雜，實(shí)際上只需要將logarithmicDepthBuffer參數(shù)設(shè)為true即可：

var renderer = new THREE.WebGLRenderer({ logarithmicDepthBuffer: true });

參考文檔

1、解釋如什么是z-fighting及何用polygon offset
Z fighting & polygon offset

2、講到了near far 設(shè)置的問題
（1）Three.js/WebGL: Large spheres appear broken at intersection

（2）Z-Fighting

3、解釋了 depth write的使用
How to use polygonOffset solving Z-fighting poblems

4、講到了解決透明問題的方法，比較全面
Transparent objects in Threejs

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的threejs- z-fighting 问题的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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