计算机图形学：光线投射算法与隐藏面消除

"光线投射算法是计算机图形学中一种用于消隐的算法，主要用于解决在三维图形投影中出现的隐藏线和隐藏面问题。它通过遍历图像的每一个像素，形成通过该像素的投影线，并与场景中的多边形求交，以确定最近的可见多边形来填充像素颜色。此算法在处理复杂场景时可能会效率较低，但能提供较为准确的消隐效果。" 光线投射算法是面消隐的一种方法，它的工作原理是从图像的每一个像素出发，模拟光线投射的过程。在算法描述中，可以看到一个双重循环结构，首先遍历图像的每一行和每一列（u和v），然后对每个像素，形成一条虚拟的投影线。接着，算法检查这条线与场景中所有多边形的交点，如果有交点并且这个交点对应的多边形是最接近观察者的，就用该多边形的颜色填充像素，否则则使用背景色。 消隐是计算机图形学中一个重要的概念，目的是为了在二维屏幕上呈现出三维物体的真实感。由于投影过程丢失了深度信息，可能导致同一位置有多个图形元素重叠，消隐就是解决这种二义性的问题。消隐分为线消隐和面消隐，线消隐关注的是不可见边的消除，而面消隐则关注整个面的隐藏。 在消隐算法中，有多种策略可以提高效率，如画家算法、Z缓冲区算法、扫描线算法、区域子分割算法以及光线投射算法。画家算法按照物体的远近顺序进行绘制，简单易实现但效率较低；Z缓冲区算法利用额外的存储空间记录每个像素的深度信息，快速但需要较大内存；扫描线算法通过逐行处理图像，适合硬件加速；区域子分割算法则尝试减少比较的次数，提高效率；光线投射算法则从物体出发，检测可见表面，适合大规模场景。 光线投射算法虽然在计算量上可能较大，但在处理复杂几何形状和透明效果时有其优势。然而，对于大量多边形的场景，它可能会显得效率低下，因此在实际应用中，通常会结合其他优化技术，如早期剔除、分层渲染等，以提高整体性能。 浙江大学信息学院计算机图形学课程中，详细介绍了这些消隐算法的原理和分类，包括它们的基本概念、提高效率的方法以及各种算法的优缺点。通过学习这些内容，学生能够理解并掌握如何在计算机中创建逼真的三维图形。