Z-буферизация — в компьютерной трёхмерной графике способ учёта удалённости элемента изображения . Представляет собой один из вариантов решения «проблемы видимости». Очень эффективен и практически не имеет недостатков, если реализуется аппаратно . Программно же существуют другие методы, способные конкурировать с ним: Z-сортировка («алгоритм художника») и двоичное разбиение пространства (BSP), но они также имеют свои достоинства и недостатки. Основной недостаток Z-буферизации состоит в потреблении большого объёма памяти : в работе используется так называемый буфер глубины или Z-буфер .

Z-буфер представляет собой двумерный массив , каждый элемент которого соответствует пикселю на экране. Когда видеокарта рисует пиксель, его удалённость просчитывается и записывается в ячейку Z-буфера. Если пиксели двух рисуемых объектов перекрываются, то их значения глубины сравниваются, и рисуется тот, который ближе, а его значение удалённости сохраняется в буфер. Получаемое при этом графическое изображение носит название z-depth карта, представляющая собой полутоновое графическое изображение , каждый пиксель которого может принимать до 256 значений серого. По ним определяется удалённость от зрителя того или иного объекта трехмерной сцены. Карта широко применяется в постобработке для придания объёмности и реалистичности и создаёт такие эффекты, как глубина резкости , атмосферная дымка и т. д. Также карта используется в 3д-пакетах для текстурирования , делая поверхность рельефной.

• Примеры карт

Ниже представлен результат использования двух карт вместе. Здесь вторая карта снята из сцены, в которой первая выступила в качестве текстуры, выдавливающей поверхность.

Карта 1	Карта 2	Результат

Разрядность буфера глубины оказывает сильное влияние на качество визуализации: использование 16- битного буфера может привести к геометрическим искажениям, например, эффекту «борьбы», если два объекта находятся близко друг к другу. 24, 32-разрядные буферы хорошо справляются со своей задачей. 8-битные почти никогда не используются из-за низкой точности.

Обычно изобретателем z-буфера считают Эдвина Катмулла , хотя эту идею описал ещё в своей диссертации (1974).

Варианты

В Z-буфере в его классическом виде разрядная сетка буфера недостаточно точна на близких расстояниях. Для решения этой проблемы применяется w-буфер , в котором применяется не удалённость, а обратная ей величина ( ${\displaystyle w=1/z}$ ). Что лучше применять — z-буфер или w-буфер — зависит от программы.

На современных видеоадаптерах работа с z-буфером отнимает немалую часть пропускной способности ОЗУ видеоадаптера. Для борьбы с этим применяют сжатие без потерь : сжатие/восстановление отнимает меньше ресурсов, чем обращение к памяти.

В начале кадра происходит заполнение буфера некоторым числом (например, числом 1,0). Это также отнимает некоторую долю машинного времени, поэтому часто поступают так: первый кадр буферизация настраивается так, чтобы глубина ближних объектов была 0,0, а дальних — 0,5. Второй кадр — от 1,0 до 0,5. Это снижает точность на 1 бит, но позволяет избавиться от очистки буфера.

Z-буфер и сортировка

Хотя Z-буфер предназначен именно для того, чтобы обойтись без сортировки видимых граней, скорость работы Z-буфера серьёзно зависит от сортировки объектов. Потому движок должен хотя бы приблизительно отсортировать объекты от дальних к ближним.

Z-конфликт

Если два объекта имеют близкую Z-координату, иногда, в зависимости от точки обзора, показывается то один, то другой, то оба полосатым узором. Это называется Z-конфликт ( англ. Z fighting ). Чаще всего конфликты присущи спецэффектам (декалям), накладывающимся на основную текстуру, например, дырам от пуль.

Решаются Z-конфликты сдвигом одного объекта относительно другого на величину, превышающую погрешность Z-буфера.