Tiefenpuffer

Der Tiefenpuffer, im Englischen depth buffer oder Z-Buffer genannt, ist ein Pixelraster-Puffer in 3D-Grafikkarten, der die Tiefeninformation jeder Bildposition speichert. Er dient der Bestimmung, welche Oberflächen beim Rendern sichtbar sind, indem er die Entfernung vom Betrachter zu den Oberflächenpunkten festhält.

Während der Rendering-Pipeline wird für jeden Fragment der Tiefenwert berechnet und mit dem Wert im Tiefenpuffer verglichen. Ist der neue Wert kleiner als der gespeicherte, wird das Fragment gezeichnet und der Tiefenpuffer aktualisiert; ansonsten wird das Fragment verworfen. So wird sichergestellt, dass nur nahe liegende Oberflächen sichtbar bleiben.

Tiefenwerte werden typischerweise mit 16, 24 oder 32 Bit gespeichert. Häufig wird der Tiefenpuffer zusammen mit einem Stencil-Buffer genutzt (Beispiel D24S8). Die Werte befinden sich nach dem Viewport-Transform im Bereich von 0 bis 1; die genaue Bedeutung der Nähe hängt von der API ab.

Da die Tiefenwerte durch perspective Projection nicht linear verteilt sind, beeinflussen Near- und Far-Plane die Präzision. Bei engen oder sehr großen Tiefenunterschieden kann es zu Z-Fighting kommen, wenn zwei Flächen fast dieselbe Tiefe besitzen. Verschiedene Techniken wie Anpassung der Near/Far-Planes, Erhöhung der Pufferauflösung oder der Einsatz von Depth Bias können dagegen helfen.

Tiefenpuffer ist integraler Bestandteil moderner Grafikkarten-Hardware und wird von Grafik-APIs wie OpenGL, DirectX und Vulkan unterstützt. Durch ihn lässt sich realistischere Sichtbarkeit und Occlusion in Echtzeit-Renderings erreichen.