Create "GAMES101 第6讲光栅化(深度缓冲)"

WangSimiao2000 · Dec 21, 2024 · 76b598c · 76b598c
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+title: GAMES101 第6讲 光栅化(深度缓冲)
+date: 2024-12-21 21:50:00 +0800
+categories: [笔记, GAMES101]
+tags: [GAMES101, 计算机图形学]
+math: true
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+
+## 深度缓冲
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+### 画家算法
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+**画家算法(Painter's Algorithm)**: 从后往前绘制, 后绘制的像素会覆盖先绘制的像素
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+例如下图中, 从后往前绘制, 会先绘制远处的山脉, 再绘制草地, 草地会覆盖部分山脉的像素, 然后绘制树木, 树木会覆盖部分草地的像素, 也会覆盖部分山脉的像素:
+
+![画家算法](/assets/posts/GAMES101-Lecture06/23.png){:width="700px"}
+
+但是画家算法有一个问题, 如果两个物体互相遮挡, 那么就会出现问题, 如下图所示:
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+![画家算法问题](/assets/posts/GAMES101-Lecture06/24.png){:width="400px"}
+
+### 深度缓冲(Z-Buffer)
+
+**深度缓冲(Z-Buffer)**: 为每个像素存储一个深度值, 当绘制一个像素时, 先检查该像素的深度值, 如果新像素的深度值小于深度缓冲中的深度值, 那么就更新深度缓冲中的深度值, 并绘制新像素
+- 在渲染过程中, 除了最终得出的结果的图象, 还会生成一个**深度图**, 用于记录每个像素所看到的几何物体的**最浅**的深度信息, 这个图象就是**深度缓冲**, 也叫**深度图**
+- 最终图象叫做**Frame Buffer**, 深度信息的图象叫做**Depth Buffer**, 两者**同时生成**
+
+图形学常常假设相机在原点, 观察方向为 $-z$ 轴, 但是为了我们方便计算, 我们假设 $z$ 的值始终为正值, 即 $z$ 越大, 越远离相机, $z$ 越小, 越靠近相机
+
+![深度缓冲的示例](/assets/posts/GAMES101-Lecture06/25.png){:width="700px"}
+
+深度缓冲的算法如下:
+1. 初始化深度缓冲, 将所有像素的深度值设为无穷大(无穷远)
+2. 将所有三角形的像素绘制到深度缓冲中, 每次绘制一个像素时, 检查该像素的深度值
+3. 如果新像素的深度值小于深度缓冲中的深度值, 那么就更新深度缓冲中的深度值, 并绘制新像素
+
+![深度缓冲的算法](/assets/posts/GAMES101-Lecture06/26.png){:width="700px"}
+
+算法复杂度:
+- 假设每个三角形都会覆盖相同的常数个像素
+- 时间复杂度: $O(n)$
diff --git a/assets/posts/GAMES101-Lecture06/23.png b/assets/posts/GAMES101-Lecture06/23.png
diff --git a/assets/posts/GAMES101-Lecture06/24.png b/assets/posts/GAMES101-Lecture06/24.png
diff --git a/assets/posts/GAMES101-Lecture06/25.png b/assets/posts/GAMES101-Lecture06/25.png
diff --git a/assets/posts/GAMES101-Lecture06/26.png b/assets/posts/GAMES101-Lecture06/26.png