计算机图形学实验消隐

### 关于计算机图形学实验中的消隐技术

#### 消隐算法的重要性
在三维场景渲染过程中，为了提高图像的真实感并减少不必要的计算量，需要采用消隐算法去除不可见表面。这不仅能够提升绘制效率还能增强视觉效果的真实性[^1]。

#### 常见的消隐方法分类
常见的消隐处理方式可以分为两大类：对象空间法和图像空间法。前者通过比较物体之间的相对位置关系决定哪些部分应该被隐藏；后者则是在投影平面上逐像素判断可见性[^3]。

#### 对象空间法之背面剔除
对于立方体这样的简单几何模型来说，一种有效的初步过滤手段就是实施背面剔除操作。该过程基于观察者视角与多边形朝向的关系——如果一个多边形面向远离摄像机的方向，则认为它是背面对应着视线方向因而可以直接舍弃不绘制成像。

// 判断面是否为背面函数示例
bool IsBackFace(Vector3D normal, Vector3D viewDirection){
    float cosTheta = DotProduct(normal, viewDirection);
    return (cosTheta >= 0); // 若夹角余弦非负即表示正面
}

#### 图像空间法之Z缓冲器(Z-buffer)算法
更为通用的一种消除遮挡物的方法是利用深度缓存（z-buffer）。每当要在一个新的像素上绘制颜色之前都会先检查当前存储在这个位置上的最小深度值(z_min)，只有当新来的顶点具有更近的有效距离时才会更新显示内容以及相应的z记录[^2]。

for each pixel p in image {
    z_buffer[p] = infinity;
}

foreach polygon P do{
    foreach pixel p covered by P do{
        calculate depth d of point on P corresponding to p ;
        if(d < z_buffer[p]){
            draw color at p with the color of P;
            set z_buffer[p]=d;
        }
    }
}