投影平面z值恒定为何存在不同z值？使用z-buffer后图像为何仍是2D？

你产生这个疑问的核心是混淆了Z值的作用，以及显示设备的物理限制，具体可以拆解为两点解释：

• 首先要明确：Z-Buffer存储的深度值和最终显示的像素坐标是完全独立的两个体系。投影平面本身是固定在z_vp的2D平面，所有最终要显示的像素的屏幕坐标只有x、y两个维度，严格对应显示设备上的物理像素位置。Z-Buffer里的z值根本不是用来给像素增加第三个显示维度的，它的唯一作用是做可见性判断：当多个3D物体的投影重叠在同一个屏幕(x,y)坐标上时，比较这些物体对应点的z值，把离观察者更近的那个物体的颜色值赋值给这个屏幕像素，挡住后面的物体，仅此而已。
• 其次普通显示设备的物理结构决定了输出必然是2D的：我们常用的显示器、手机屏本身只能展示x、y两个维度的像素，没有任何物理机制能把z值转换成你能感知的实际深度显示。你平时看到的“3D视觉效果”，只是深度信息通过遮挡、明暗、透视形变等视觉暗示模拟出来的，本质上每个像素还是只有位置(x,y)和颜色两个属性，没有实际的第三维度。

举个最简单的例子辅助理解：

假设两个方块投影到屏幕上同一个(100,100)像素位置，前面方块的z值是0.2，后面的是0.8。Z-Buffer判断0.2更小、离观察者更近，就把这个像素设为前面方块的颜色，挡住后面的方块。这个z值除了用来选择显示哪个颜色之外，不会对最终输出的像素有任何其他影响，这个像素最终还是显示在屏幕的(100,100)固定位置，不会跑到屏幕外面或者凹进去。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者S. M.