张Da夫
张Da夫

Camera的Near值对Z-Fighting问题的影响

起因

项目测试报BUG，贴花功能在离相机接近500米处开始闪烁
从闪烁这个表现看基本断定是Z-Fighting问题，一开始认为是贴花Shader的问题，但是贴花使用的是类似Projector的方式，这种方式在进行ZTest的时候实际上是进行Projector透射的物体的Z进行比较，导致Z-Fighting的话实际上和贴花没有太大关系
经过搭建简单场景来看，也是和贴花没关系，本质上还是2个Mesh的距离问题导致的Z-Fighting

尝试解决

尝试“物理”方式解决是最简单，粗暴的方法，但是发现两个Mesh相距超过了0.5个单位仍然出现闪烁（在接近Far平面的地方），过于拉大距离在远处没什么关系，但是在近处，尤其对于贴花功能来说是十分不合适的
这么大的距离还会造成Z-Fighting开始怀疑是不是Shader内数据精度声明的有问题，或者是深度缓冲设置的有问题，通过截帧检查这两个都没什么问题
想起Camera的平面间距也会造成Z-Fighting，所以查看了Camera的平面设置，Near 0.03, Far 500

Near平面

我的关注点集中在了Far平面的设置上，500看起来设置的没什么问题，一度陷入无解状态…
但是始终觉得0.5单位的差距应该在500以内的距离来看，应该不至于造成这么厉害的Z-Fighting现象，怀疑是哪里设置的不对，于是尝试搭个简单的场景进行差异比对，果然新场景在保证物体摆放位置相同情况下，Z-Fighting没有出现
比对后，发现项目的Camera中的Near平面是0.03，Unity默认状态设置的是0.3
但是这么小的差距难道会造成这么大的影响？

在这里插入图片描述

思考

z n d c = f + n f − n + 2 n f f − n ∗ 1 z e z_{ndc} ={{f+n}\over{f-n}} + {{2nf}\over{f-n}} * {1\over z_e} zndc​=f−nf+n​+f−n2nf​∗ze​1​
这是NDC空间下Z的计算公式，对于Z-Fighting问题来说，关键是精度问题，以十进制举例

  • 1000到5000，跨距很大，但是精度不变
  • 0.1到0.01，跨距很小，但是0.01的精度变大了

通过将Far从500调整到600，可以代入发现最终的结果始终在精度在0.0001这个上面
而将0.03调整到0.3，精度从0.0001下降到0.001上
所需的精度要求变低了，Z-Fighting自然会消失，对于调整Far平面来说，将500下降到50精度的变化才能保证精度的变化和Near平面的调整相同
所以看似Near的调整间隔很小，但是对精度的变化起到很重要的作用

总结

Z-Fighting关键的原因是精度问题，从调整Z-Buffer的bit位数，到降低Near到Far平面的间隔本质上是在调整最终 Z n d c {Z_{ndc}} Zndc​ 的精度

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