本程序实现了层次 z-buffer 算法（简单模式和八叉树完整模式）。

src/
├── bbox.cpp
├── bbox.h              Bounding Box 定义
├── CMakeLists.txt
├── global.h            全局变量、杂项函数等
├── main.cpp            主函数，调用三种算法
├── misc.cpp
├── misc.h              计时器、颜色定义
├── scene.cpp
├── scene.h
├── triangle.cpp
├── triangle.h          三角形定义
├── zbuf.cpp
└── zbuf.h              z-buffer 数据结构与算法
include
└── tiny_obj_loader.h   
img                       
└── ...
CMakeLists.txt 
README.md

• 硬件：AMD Ryzen 7 5800H
• 编程环境：
  • Arch Linux 5.15.12-arch1-1
  • g++ (GCC) 11.1.0
  • cmake version 3.22.1
• 依赖外部库：glm

构建方式

$ mkdir build && cd build
$ cmake ..
$ make

运行 build/hiz

# ./hiz {obj-file-name} {camera-distance-to-origin-point}

$ ./hiz input.obj 10

程序会在运行目录下生成三张 ppm 格式的图片，代表 z-buffer 算法、层次 z-buffer 算法（简单模式）、层次 z-buffer 算法（八叉树完整模式）所得到的图片结果。面片的颜色通过三角片坐标计算得到。

可以在 global.h 中调整输出图片大小，默认为 1000x1000

程序读取 obj 文件后，将所有面片投影到屏幕坐标，并依次调用以下三种算法。

首先调用最简单的深度 z-buffer 算法。该算法直接将三角形光栅化并通过深度检测画出。

然后调用 层次 z-buffer 算法（简单模式）。该算法首先建立 层次 z-buffer，然后将三角形依次放入 层次 z-buffer 中判断是否被消隐。若没有，则使用深度 z-buffer 算法 画出该三角形。

最后调用 层次 z-buffer 算法（八叉树完整模式）。该算法首先建立 层次 z-buffer。然后根据所有三角形构造八叉树，根据八叉树的空间前后关系，先画靠前的三角形，后画靠后的三角形。注意八叉树的构造不是显式的，而是通过递归完成空间的分割的。

条件：使用 release 版本测试程序。所有生成图片的视角均为从顶部往下看向原点。所有算法均不包括读入文件、转换到屏幕坐标与输出图片的时间。简单模式和完整模式的层次 zbuffer算法均包含建树的时间。

半球包围的小城市。该场景外表为半球，半球覆盖了内部的城市细节。面片数为 75901

若距离较远，结果如下

若距离较近，结果如下

宇宙飞船，包含 775186 面片

距离较远，结果如下

距离较近，结果如下

1. 层次 z-buffer 的消隐效率难以估计，在大多数一般场景下可能没有一般的深度 z-buffer 效果好
   • 在大多数情况下，绝大多数三角面片在屏幕空间很小，直接光栅化代价甚至小于消隐代价
   • 不少事实上被遮挡的面片仍然不能在 层次 z-buffer 中被消隐
2. 在特殊情况下，层次 z-buffer 效率会有提升。当存在若干面片覆盖屏幕，遮挡背后所有场景时，层次 z-buffer 效率会有明显提升
3. 对一般的场景层次 z-buffer 中完整模式与简单模式差别可能不大。一些特殊场景完整模式会有更好的效果

总之，该算法的效率与许多方面相关，但大多时候不会产生优化效果。因此该算法没有在日常的绘制中被广泛使用。

• global.h 中错误处理与信息输出的宏定义参考了 该代码
• obj 文件读入使用了 tinyobjloader
• 使用 glm 处理坐标与视角变换