图形学 遮挡剔除算法综述

1. Hidden Line Removal （HLR）

在光栅化的文章中，我们使用Z-Buffer来判断三角形面片是否遮挡，但Z-Buffer不适用于纯线框的模型的遮挡剔除。原因如下。

就如同上图左侧，在A点的位置，左侧的三角形由于只画边不画面，所以A点它是不画的，所以就没有Z值来与右侧的三角形的A点的Z值做比较，因此就没法判断A点是谁在前谁在后。

HLR算法总结

1. Raycasting（光线投射）

   
   
   

• 算出每条光线在屏幕上某个像素点上的交点位置
• 在该像素点上只保留最近的交点

2. Painter’s Algorithm（画家算法）
   简单粗暴，先画后面的物体，后画前面的物体，就像画画一样，后涂的颜色会覆盖掉先涂的颜色。
   比较两个物体，当前视角来看，如果A的点全都在B的点前面，那么先画B再画A
   但缺点也很明显：
   1）如果A的点不全的B的前面，即A有些点从当前视角看是在B的某些点后面，就会失败。
   2）物体之间有相交的面时，会失败。
   （好像飞机的雷达显示是用的这个算法？）

3. Warnock Algorithm （沃诺克算法）
   核心：分而治之
   不停的四分屏幕（一般是四分，也可以二分或者其他分），直到被细分的子空间只存在简单的前后关系（就是画家算法的那个要求），或者子空间已经细分到了一个像素点的大小。
   在曲面和抗锯齿中很有用。

   
   
   
   
   

   1）当前子空间没有多边形：完成！
   2）当前子空间只有一个多边形：画！
   3）当前子空间有简单的前后关系：画前面的！
   4）当前子空间只有一个像素那么大了：画离该像素点距离最近的多边形！
   5）否则，继续递归细分

4. BSP-Tree （Binary Space Partioning trees, 二维空间分割树）
   

   
   
   不停二分，在每个存在简单前后关系的子空间里使用画家算法。
   优点
   1）可以处理带透明度的遮挡
   2）快：不用每个像素点都计算Z并检测

5. Z-buffer
   新建一个数组，叫Z-buffer。
   每次将像素点颜色写入frame buffer时，把该点的Z值也写入Z-buffer。
   每次将像素点颜色写入frame buffer之前，如果该位置已经被写入过，拿出它的Z值与正准备写的点的Z值比较一下，谁离屏幕近写谁。
   是目前最流行的方法。
   优点
   1）简单
   2）高效
   缺点
   1）增加了内存空间，因为多了个Z-buffer
   2）受限于Z的量级 / 精确度
   3）过度渲染：每个像素点可能会写入多次。
   4）不支持透明度！（不支持透明度竟然还会最流行？）

2. 面片消除（Culling）

1. Portals
   预先根据视角计算出哪些三角形可见，那些三角形不可见。
   （一换视角就GG了）

2. 视锥Culling
   

   
   
   如果某物体全部顶点都在视锥外面，则不显示。

3. Backface Culling （背面消除）
   只适用于封闭物体
   通过每个面的法线来判断是正面还是背面，如果是背面，就隐藏。