GeForce RTX出现Z-Fighting但旧显卡无此问题的技术问询

渲染结果对比 #

• Quadro P2200（开发主力机，兼容移动图形加速）的正确渲染结果：
  
• Z问题排查线框测试图：
  
• NVIDIA GeForce RTX 4060的渲染结果：
  

说明：使用24-bit zbuffer，可见物体越远，Z值穿透现象越明显。

当前透视矩阵代码 #

float aAspect = (float) theRez.mX / (float) theRez.mY;
float aNear = 1;
float aFar = 100
float aWidth = gMath.Cos(theFOV / 2.0f);
float aHeight = gMath.Cos(theFOV / 2.0f);

if (aAspect > 1.0) aWidth /= aAspect;
else aHeight *= aAspect;

float s = gMath.Sin(theFOV / 2.0f);
float aDist = 1.0f - aNear / aFar;

Matrix aPerspectiveMatrix;
aPerspectiveMatrix.mData.m[0][0] = aWidth;
aPerspectiveMatrix.mData.m[1][0] = 0;
aPerspectiveMatrix.mData.m[2][0] = gG.m3DOffset.mX/theRez.mX/2;
aPerspectiveMatrix.mData.m[3][0] = 0;
aPerspectiveMatrix.mData.m[0][1] = 0;
aPerspectiveMatrix.mData.m[1][1] = aHeight;
aPerspectiveMatrix.mData.m[2][1] = gG.m3DOffset.mY/theRez.mY/2;
aPerspectiveMatrix.mData.m[3][1] = 0;
aPerspectiveMatrix.mData.m[0][2] = 0;
aPerspectiveMatrix.mData.m[1][2] = 0;
aPerspectiveMatrix.mData.m[2][2] = s / aDist;
aPerspectiveMatrix.mData.m[3][2] = -(s * aNear / aDist);
aPerspectiveMatrix.mData.m[0][3] = 0;
aPerspectiveMatrix.mData.m[1][3] = 0;
aPerspectiveMatrix.mData.m[2][3] = s;
aPerspectiveMatrix.mData.m[3][3] = 0;

问题集中在矩阵的(2,2)和(3,2)元素：本次测试中值为26.4104和-.264101。若改为-.01和-1可消除Z-Fighting，但会丢失距离裁剪功能。

不希望采用的临时方案 #

在Shader中添加以下代码可解决问题，但需调整反向Z缓冲相关渲染设置，且不想增加Shader额外计算、不想做全Shader回归测试：

zdepth=1.0f-smoothstep(-.264101,.264101,(pixel.zdepth));

核心现状与疑问 #

1. 该非正统透视矩阵在Quadro P2200上正常，RTX4060出现问题，怀疑驱动OpenGL默认设置差异，但通过glGet未发现不同。
2. 维护遗留代码，替换为正统透视矩阵会导致黑屏，需修复当前矩阵问题。
3. 手动测试数据：最近红色方块中心(0,0,0)，最远(0,-50,0)，相机距注视点15单位。透视转换后近顶点Z≈0.95，远顶点Z≈1.0，场景仅占Z缓冲0.95-1.0区间，95%空间浪费在相机到最近方块的空白区域。
4. 调整near/far为5,50后，场景占0.75-1.0区间，仍有瑕疵，且不适用于物体靠近相机的场景。
5. 理想状态：让可见场景占据Z缓冲0.25-1.0或0.15-1.0区间，且不想通过Shader完全接管Z计算。

需求 #

寻求排查或解决方法，让两款显卡渲染效果一致，同时实现理想的Z缓冲区间利用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者KiraHoneybee