如何解决Matplotlib 3D绘图中上层线条被遮挡的问题

按照预期，从(0, 0, 1)到(1, 0, 1)的黑色线条应该完全可见，但实际绘制时出现了被遮挡的情况。请问该如何操作才能得到合理的绘图结果？ #

最小可复现示例（MWE） #

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(subplot_kw=dict(projection="3d"), constrained_layout=1)

x = y = np.linspace(0, 1, 11)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = X+Y

ax.plot_surface(X, Y, Z)
ax.plot3D([0,1,1,0,0],[0,0,1,1,0],[1,1,1,1,1], color='k', lw=3)
plt.show()

解决方案 #

问题原因 #

Matplotlib的3D渲染采用简单的深度排序逻辑，当两个绘制对象的深度值完全相等或高度接近时，会出现绘制顺序错乱的Z-fighting问题。本案例中线条的Z值固定为1，和曲面在X+Y=1位置的Z值完全一致，因此出现了异常遮挡。

方法1：给线条添加微小Z轴偏移（最稳妥） #

只需要将线条的Z坐标整体调高一个极小的数值（比如0.001），让线条始终处于曲面上方，即可彻底解决深度冲突：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(subplot_kw=dict(projection="3d"), constrained_layout=1)

x = y = np.linspace(0, 1, 11)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = X+Y

ax.plot_surface(X, Y, Z)
# Z坐标添加微小偏移
ax.plot3D([0,1,1,0,0],[0,0,1,1,0],[1.001]*5, color='k', lw=3)
plt.show()

方法2：调整zorder强制层级 #

你也可以通过设置zorder参数强制让线条绘制在曲面上层，该方法无需修改坐标，但部分旧版本Matplotlib的3D场景可能存在兼容性问题：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots(subplot_kw=dict(projection="3d"), constrained_layout=1)

x = y = np.linspace(0, 1, 11)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = X+Y

ax.plot_surface(X, Y, Z, zorder=1)
ax.plot3D([0,1,1,0,0],[0,0,1,1,0],[1,1,1,1,1], color='k', lw=3, zorder=10)
plt.show()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者gboffi