目的

• 認識深度緩衝(Depth Buffer)

深度緩衝

這個東西搜尋一下會發現有很多種叫法，深度緩衝、Z緩衝、depth buffer、z-buffer，都是指同一件東西。

先給各位看一張圖：

from wiki

有些讀者或許看過這張圖，這張圖就是把深度緩衝的值取出來，當作顏色繪製的結果，顏色越黑表示越靠近相機，越白則離相機越遠。

在Day4介紹幾何階段的時候，有介紹到深度緩衝，在這邊以我理解的方式解詳細一點，以下將深度緩衝的實作步驟列出來：

1. 把三維世界的物件，或是指相機拍到的視野，轉化成二維的一張圖
2. 準備一張只能填小數點[0, 1]的表格，叫做深度緩衝，大小為投影圖的像素數量，表格的單位位置也也映射於圖像。
3. 把每個表格的內容都先填上1，表示離相機最遠，反之，如果完全貼在相機上則填0
4. 試想表格在視野的場景內，開始從最遠的地方接近相機
5. 每經過為物件的一個片段，就比較表格內該位置對應的，並依照開發者的設定更新表格內的數字。

例如：當前表格的數字是1，碰到了一個片段，它的深度值為0.8，且設定為「若比表中原有的值小則更新」，0.8 < 1，所以更新表格。

6. 持續第五點的動作，直到碰到相機。

以下這張圖作為輔助，希望讀者可以比較清楚上面的步驟再說甚麼：

from 【3D】深度測試與 Z fighting

繪製設定

此為上面步驟五的的範例中提到的「設定」

在介紹渲染管線的時候，說過有些階段開發者只能對他設定一些功能，深度緩衝就是如此。

我們必須把繪製設定寫在Unity Shader這個地方：

...
SubShader {
    Pass {
        // 繪製設定寫在這裡!
        ZWrite On
        ZTest Less
        
        CGPROGRAM
        ...
        ENDCG
    }
}
...

關於深度緩衝的操作有這兩種

• ZTest（深度測試）
• ZWrite（深度寫入）

深度寫入表示是否開啟測試，狀態就最簡單只有開啟(On)跟關閉(Off)而已，深度測試的後面則表示通過測試的比較方法，分別有：

ZTest Less | Greater | LEqual | GEqual | Equal | NotEqual | Always

例如：ZTest Less會去比較深度緩衝內，新的數值有沒有小於已填入的數值，有的話則更新成新數值。

ZTest Always 等同於 ZWrite Off，表示不論如何都通過。

除了本篇的深度測試以及寫入，還有混合效果(Blend)跟剔除(Cull)，之後也會介紹這兩個設定會用在哪裡。

關於Buffer這個詞

Buffer，或是中文譯作緩衝，這個詞在我剛踏入軟體領域的時候讓我疑惑。根據我淺薄的電子學知識，我所認識Buffer是這個：

from wiki

於是我找到了這篇stackoverflow問答的第二個答案，一句話說明了Buffer的作用，下面的一句話我按照原意，添加了一些東西，若讀者認為有誤也請給予批評：

是一個用來暫存資料(訊號)的地方，為了要防止輸入與輸出之間不同的頻率及速度

Z-fighting

將兩個正方體重疊，然後由相機俯視他們的重疊面，就會看到以下這個現象，這現象就是所謂的Z-fighting，原因在於深度緩衝的精度不夠，無法正確辨識誰在前或誰在後，目前我知道有兩種解決這個現象的方法：

• 拉大模型之間的間距，把要顯示在前面的物件對Ｚ軸調整0.001單位即可
• 利用Shader調整Offset

Reference

• candycat1992/Unity_Shaders_Book
• [Shader筆記]透明物體(Z-Test、Z-Write、Z-Buffer、Alpha Blending)
• 【3D】深度測試與 Z fighting
• LearnOpenGL - Depth Testing