现代计算机图形学

深度缓存（Z-Buffer）

前言

​ 当我们完成了场景中所有三角形的光栅化，下一步就是将他们正确的绘制在屏幕空间上，此时就需要正确处理他们的遮挡关系。

​ 我们可以先试想一种最简单的绘制方法：像画油画一样，先绘制最远处的三角形，然后由远到进依次绘制所有的三角形，后面绘制的三角形会覆盖前面绘制的三角形，从而得到一张遮挡关系正确的图像。

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由远及近依次绘制，能得到正确的遮挡关系

​ 但是此时存在一种特殊情况：当3个三角形两两相互遮挡，其整体形成一个环，如果此时依旧使用简单的绘制方法，就无法正确解析出各三角形的深度关系。

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存在无法解析深度的情况

​ 为了解决场景中三角环的深度解析问题，使其能够正确绘制在屏幕上，就有了今天所讲的 深度解析（Z-Buffer）.

具体思路

方法

​ 深度缓存（Z-Buffer）算法对每个像素的远近进行排序，每个像素都记录当其能够表示的 最浅的深度（min z-value）。

​ 要执行深度缓存算法需要生成两个图像：

  • 生成成品图像，其保存着图像的色彩信息（frame buffer）
  • 生成一个只存储每个像素深浅信息的图像（depth buffer）

​ （注：Z-Buffer中规定，深度为 点到摄像机的距离 且其永远为正，这点与变换中的概念不行同）

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Z-Buffer 样例

伪代码

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// Initialize depth buffer to ∞
for (each triangle T)
    for (each sample (x, y, z) in T)
        if(z < zbuffer[x, y]){
     		framebuffer[x, y] = rgb;
            zbuffer[x, y] = z;
        }
		else
			// do nothing
            ;