深度缓存

如何解决远近的问题，能正确的覆盖

按照画作来说，先画出远处的物体，再画出近处的物体，近处会将其覆盖，这种算法叫做画家算法

但事实上，排序不仅要花更多的时间，而且排序并不容易，而且如果存在互相遮挡关系存在的情况下，画家算法就无法实现

为了解决这个问题，现代图形学所使用的都是深度缓存的算法，我们最后要做到的是基于每一个像素，我们存下每一个位置最前的那个像素，生成深度图，每一次计算的时候，我们会同时生成一个结果图和一个深度图

因为我们之前在定义相机的时候说过，我们的相机永远是朝向-z轴的方向，因此，我们需要定义，深度是一个距离，永远是一个正的值，离相机近深度就小，离相机远，深度就大，举一个深度图和渲染图的例子

这两张图永远是同步生成的，离相机越近的点，深度越小，那么像素值越小，那也就越黑，那么这个算法要怎么进行呢，永远只记下当前像素最小的值就可以了，一开始都是无限远，再遍历每一个三角形光栅化后的每一个像素的深度

例子如下

通过这样一个办法，我们可以通过逐像素的方法来维护深度图，我们需要明确一点，该算法只是在每次记录最小值，而并没有排序，所以在时间复杂度上并不大，而且这个算法和画出图像的顺序没有关系

在实际情况下，两个浮点数很难相等，因此，基本上不存在深度相同的情况，这个深度缓存在所有的硬件上都存在，如果有反走样的运用的话，可能记录的是采样点，不仅仅是像素点的采样

着色

目前我们所作的内容

我们目前还没解决的问题就是着色

所谓着色，意思就是引入明暗和颜色的变化，对于计算机图形学来说，就是对于不同的物体运用不同的材质叫做着色，一个相同的物体拥有不同的材质也就看起来大不相同，最基础的着色模型phong模型，或者说反射模型

例如下面的反射例子，包括高光（镜面反射），漫反射，以及间接光照（在路径追踪上详细介绍）

如何定义光照，例如一个着色点上的光照，我们可以定义法向，观察方向，光源方向，这些向量都是单位向量，仅仅表示方向，除了这几个方向以外，就需要定义这个点平面的表面属性，颜色，有多亮等

最后，着色不等于阴影，着色情况只看它自己，而并不考虑其它物体的存在，也就是具有局部性，阴影在后面解释如何生成

那么我们首先考虑简单的漫反射，漫反射的定义是当光线打在这个点上时，反射的方向不确定，是自由的

但是事实上这个并不容易，我们可以通过能量守恒的定义来推导物体表面的亮度，接受的能量是通过着色点周围的单位面积来考虑的，能量的接受度和角度的大小有关，和余弦的大小成正比

光作为一种能量，那么它是怎么产生的，例如一个点光源，我们如果认为点光源，认为辐射出来的能量在每一个方向上相同，又根据能量守恒的定理，点光源的的能量随着传播，每一个点的能量会小很多，距离和单位面积上的光的强度是衰减，并且以距离的平方成反比

那么我们就可以写出我们所在漫反射上能看到多少的能量，首先根据点光源，单位面积光照强度和距离的关系，求出此时单位面积投射出的光的能量大小，又根据余弦定理求出接受的百分比，就可以求出看到这个着色点的明暗

我们在此时有定义一个系数Kd，这个就是用来表示颜色的，因为颜色的产生是根据吸收光的多少来决定的，如果Kd为1，那就说明没有能量在这个着色点被吸收，那这个点就非常亮，根据这个就可以表示明暗，如果将Kd定义为三通道RGB，那么我们就可以定义颜色了

因为是漫反射，所以这个和我们观测角度V完全没有任何的关系，因为光线漫反射在四面八方反射的光线是完全一样的