计算机图形隐藏表面去除介绍

在计算机图形学中，隐藏表面去除是一项重要的技术，可以使得渲染出来的图形具有更真实的效果。隐藏表面就是指物体表面后面被其他物体遮挡的部分，需要通过计算来排除。

渲染管线

渲染管线是计算机图形学中的一个核心概念，它将几何信息转化为屏幕上的像素。渲染管线可分为两个阶段：几何管线和光栅化管线。

几何管线将三维模型转化为二维形式并对其进行变换，包括顶点着色器、图元装配、几何着色器、裁剪和透视除法。而光栅化管线负责将几何信息转为像素，包括光栅化、片元着色器、深度测试和颜色混合。

在光栅化管线中，需要进行隐藏表面去除以确保显示的是最前面的物体。

隐藏表面去除的方法

常见的隐藏表面去除方法有以下几种。

1. 背面消隐

对于一个几何体，它面对摄像机的那一面为“面”，被背向摄像机的那面为“背面”。如果设置了不显示背面，那么在渲染时就可以去除掉被遮挡的物体。

这种方法的优点是简单有效，但对于复杂的几何体，消除背面将会非常困难，而且还可能出现消除错误的情况。

2. 绘制有序列表（Z-buffer）

绘制有序列表（Z-buffer）方法是一种隐含表面去除的方法，它记录一个深度缓冲（depth buffer）来存储每个像素对应的深度值，最后根据深度值绘制像素，可以去除隐藏表面。

这种方法的优点是简单易用，但需要存储深度缓冲会带来一定的内存消耗，并且在一些特殊情况下有可能出现一些渲染问题。

3. 手写算法

手写算法是根据特定需求，手动编写一套隐藏表面去除的算法。常见的有扫描线算法、空间划分算法、后向面消隐法等。

手写算法的优点是可以避免一些渲染问题，并且可以针对特定情况进行优化，但需要一定的算法基础，编写难度较大。

隐藏表面去除的应用

隐藏表面去除技术广泛应用于游戏、影视等领域。在游戏中，可以通过隐藏表面去除技术，来确保游戏画面的真实性和流畅度。

在影视中，通过隐藏表面去除技术，可以将真实拍摄的场景和虚拟场景相结合，打造更加真实细致的视觉效果。

隐藏表面去除技术是计算机图形学中不可或缺的一环，通过使用各种方法，可以让我们看到更加真实、更加宏伟的三维世界。

# 伪代码示例
for pixel in screen:
    if pixel is frontmost:
        draw_pixel(pixel)