在 3d 空间中渲染三角形面时检查深度/z

Question

我的问题可以简化为：如果将 3d 三角形投影并渲染到 2d 观察平面，如何计算每个被渲染像素的 z 值以便存储到缓冲区？

我目前有一个可以工作的 Java 程序，它能够将 3d 三角形渲染为纯色的 2d 视图，并且可以毫无问题地移动、旋转相机等，完全按照人们的预期工作，但是如果我尝试将两个三角形相互渲染，靠近相机的一个会遮挡更远的一个，但情况并非总是如此。 Z 缓冲区似乎是解决此问题的最佳方法，存储我渲染到屏幕的每个像素的 z 值，然后如果有另一个像素试图渲染到相同的坐标，我将其与 z 值进行比较决定渲染哪个像素时的当前像素。我现在面临的问题如下：

如何确定我渲染的每个像素的 z 值？我想了想，似乎有几种可能。一种选择涉及找到面部所在的平面方程（ax + by + cz + d = 0），然后对正在渲染的三角形中的每个像素进行某种插值（例如，在 2d 渲染三角形的 x 方向中途-> 通过 3d 三角形在 x 方向的中途，y 相同，然后使用平面方程求解 z），尽管我不确定这是否可行。我想到的另一个选择是使用给定的量子迭代 3d 三角形的每个点，然后使用该点的 z 单独渲染每个点（我也可能必须通过平面方程找到）。

同样，我目前主要考虑使用插值，所以伪代码看起来像（如果我有平面方程为“ax + by + cz + d = 0”）：

xrange = (pixel.x - 2dtriangle.minX)/(2dtriangle.maxX - 2dtriangle.minX)
yrange = (pixel.y - 2dtriangle.minY)/(2dtriangle.maxY - 2dtriangle.minY)
x3d = (3dtriangle.maxX - 3dtriangle.minX) * xrange + 3dtriangle.minX
y3d = (3dtriangle.maxY - 3dtriangle.minY) * yrange + 3dtriangel.minY
z = (-d - a*x3d - b*y3d)/c

pixel.x 是被渲染像素的 x 值，2dtraingle.minX 和 2dtriangle.maxX 是被渲染的三角形（即其边界框）投影后的最小和最大 x 值到 2d 视图，它的最小/最大 Y 变量是相同的，但对于它的 Y。3dtriangle.minX 和 3dtriangle.maxX 是 3d 三角形 投影之前的最小和最大 x 值在 2d 视图上，a, b, c, and d 是 3d 三角形所在平面的方程系数，z 是被渲染像素对应的 z 值。

这种方法行得通吗？如果有任何歧义请在结束问题之前在 cmets 中告诉我！谢谢。

Answer 1

最好的解决方案是计算三角形每个顶点的深度。然后，我们可以像使用 Gouraud 着色渲染三角形时的颜色一样获得每个像素的深度。与渲染同时执行此操作可以轻松检查深度。

如果我们遇到这样的情况：

然后我们开始从上到下画线。我们计算从一个点到另一个点的斜率，并在每次移动到下一行时添加正确的深度......等等。

你没有提供你的渲染方法，所以不能说任何具体的东西，但你应该看看一些与 Gouraud 着色相关的教程。对它们进行一些简单的修改，您应该可以将其与深度值一起使用。

嗯，希望这会有所帮助！