JavaScript WebGL 绘制顺序

引子

在 JavaScript WebGL 三维相关概念中尝试一些效果的时候，又碰到了新问题，就去查了资料，自己尝试后总结下。

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绘制顺序

之前二维绘制顺序并没有产生明显的不好效果，现在绘制三维影响就比较大了。

先看看二维相同一套顶点不同顺序的效果：

• 二维面顺序示例 1
• 二维面顺序示例 2

面的颜色始终保持一致，但顺序变了，发现 WebGL 默认情况下会按照缓冲区中顺序绘制，也就是后绘制的图形会覆盖先绘制的图形。这个就像一层一层贴纸一样，比较符合一般认知，所以在二维绘制时并没发现明显不对劲的地方。

关于三维绘制顺序先思考一下：三维的顶点坐标有三个分量，第三个分量是在 z 轴上表示深度信息，默认垂直屏幕向内为负方向，那么 z 值越大表示离屏幕越近，既然都有区分的依据，直接按照这个顺序绘制应该就可以了。实际试试：

• 三维面顺序示例 1
• 三维面顺序示例 2

发现示例 2 中 z 分量的设置并没有效果，还是跟二维绘制面顺序一样。查资料说要开启隐藏面消除功能：

gl.enable(gl.DEPTH_TEST)

再来看看示例 2 开启 DEPTH_TEST，发现还是没有效果，找到网上的一些示例并进行对比，发现还需要投影，才能看到效果，见示例 2 开启 DEPTH_TEST 且产生正确投影。

深度冲突

开启隐藏面消除功能之后，在绘制两个很靠近的面时，可能会出现显示异常的情况，这个现象称为深度冲突(Z fighting)。这里有两类这个现象的示例：

• drawArrays 执行一次绘制，里面包含了两个面示例1
• drawArrays 执行两次绘制，单独绘制的两个面示例2

示例 1 的情况是一次绘制多个面，通过调整 z 分量比较容易解决。

示例 2 的情况是多次绘制多个面，不确定性相对更强，这个时候可以借助多边形偏移(polygon offset)来解决。在两次绘制之间指定偏移：

  // 代码省略
  gl.enable(gl.POLYGON_OFFSET_FILL);
  gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3); // 开启多边形偏移
  gl.polygonOffset(1, 1); // 指定偏移
  gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 3, 3);

这是示例。

polygonOffset(factor, units) 指定加到每个顶点绘制 z 值上的偏移量，两个参数都是比例因子，最终值的计算公式是 factor × DZ + r × units ，其中 DZ 是顶点所在表面相对于观察者视线的角度， r 是设备能够解析偏移量的最小值。这个方法对于渲染隐藏线图像、将贴花应用于表面以及渲染具有高亮显示边缘立体图形很有用。

参考资料

• polygonOffset mdn
• WebGL编程指南在线版