本文是记录专业课计算机图形学的部分笔记，参考教材为Angel的第八版交互式计算机图形学------基于WebGL 2.0的自顶向下方法。
1、现在我们来考虑多边形裁剪，这就不像线段裁剪那样简单了。裁剪一条线段最多得到一条线段，但裁剪一个多边形可以得到多个多边形------除非是凸多边形，裁剪凸多边形最多得到一个多边形！因此一种方法就是把非凸多边形用一组三角形代替，这个过程称为划分(tessellation)，这同样也使得填充变得简单，且在GLU库中有划分代码，但最好的方法就是由用户自己进行。
2、裁剪器（Clipper）是一个黑盒，可以认为线段的裁剪就是从两个顶点出发，得到的结果为：没有/删除顶点（外部被删除） 或者裁剪后线段的2个顶点（内部被保留）。线段裁剪的流水线体系如下图所示，多边形也差不多，每个面是分开的（三维的话增加前与后裁剪器，SGI Geometry Engine中应用这种策略，在延迟方面有很小增长，体现效率）。
3、Sutherland-Hodgeman算法，既是多边形裁剪的过程，又是多边形重构的过程：
对凸多边形应用本算法可以得到正确的结果，但是对凹多边形的裁剪则会显示出一条多余的直线。这种情况在裁剪后的多边形有两个或者多个分离部分的时候出现。因为只有一个输出顶点表，所以表中最后一个顶点总是连着第一个顶点。解决这个问题有多种方法，一是把凹多边形分割成若干个凸多边形，然后分别处理各个凸多边形；二是修改本算法，沿着任何一个裁剪窗口边检查顶点表，正确的连接顶点对。再有就是Weiler-Atherton算法（见第23讲）。
4、一种更清晰的方案是包围盒（Bounding Boxes），不是直接对复杂多边形进行裁剪，而是先用一个方向与坐标轴平行的长方体或其它形状包围多边形（包围盒应尽可能地小、误差小，容易计算出坐标的最大最小值、计算量小），然后直接基于包围盒确定多边形的完全接受与完全拒绝：
5、我们注意到，裁剪和隐藏面消除有许多共同点------都是希望把看不到的对象从视野中去掉。我们可以通过在处理过程中提早应用可见性或者遮挡检测（visibility or occlusion testing），从而在进入流水线体系之前消去尽可能多的多边形。这一步在流水线的位置是什么？在顶点经过几何变后，其所定义的几何对象经过了装配与裁剪（得到的是一组点、线段和多边形，在最终的投影后，其中所有的几何对象都有可能出现在显示设备上），此时需要进行隐藏面消除------这有两种方法：
具体的对象空间方法有画家算法与深度排序、背面剔除；图像空间算法有z缓冲区算法。以Z-buffer算法为代表的图象空间方法（实际是混合方法），在底层图形硬件pipeline系统中广泛应用。但是，高层的可视化系统图形系统和应用程序中，通过对象空间方法，可以减少发送到硬件系统的多边形的数量。
6、接下来我们来考虑画家算法与深度排序（Painter's Algorithm and Depth Sort）：假设场景内的多边形已按离观察者的距离排序，那么按从后到前的顺序把每个多边形完全绘制出来即可。
简单情形有两种：①多边形A位于所有其它多边形后面（见上图），那么可以先绘制出来。②多边
形在z方向有重叠，但在x或y方向没有重叠，则可以分别绘制出来：
具体算法：
Step 1：将场景中所有多边形存入一个线性表（链表或数组），记为 L。
Step 2：如果 L中仅有一个多边形，算法结束；否则根据每个多边形的 nmin对它们预排序。不妨假定多边形 P落在表首，即 nmin(P)为最小。再记 Q为 L -- {P}（表中其余多边形）中任意一个。
Step 3：判别 P，Q之间的关系，有如下二种：
step 3.1：对有的 Q，有 nmax(P)< nmin (Q)，则多边形的确距观察点最远，它不可能遮挡别的多边形。令 L = L -- {P}，返回 step 2。
step 3.2：存在某一个多边形 Q，使 nmax(P) > nmin (Q)，则需进一步判别。
step 3.2.1：若 P,Q投影 P', Q'的包围盒不相交，则 P，Q在表中的次序不重要，令 L = L -- {P}, 返回 step 2。否则进行下一步。
step 3.2.2：若 P的所有顶点位于Q所在平面的不可见的一侧，则 P,Q关系正确，令 L = L -- {P}，返回 step 2。否则进行下一步。
step 3.2.3：若 Q 的所有顶点位于 P所在平面的可见的一侧，则 P,Q关系正确，令 L = L -- {P}, 返回 step 2。否则进行下一步。
step 3.2.4：对 P,Q投影 P',Q'求交判断，若 P',Q'不相交，则 P,Q在表中的次序不重要，令 L = L -- {P}，返回 step 。否则在它们所相交的区域中任取一点，计算P,Q在该点的深度值，如果 P的深度小，则 P,Q关系正确，令 L = L -- {P}, 返回step 2; 否则交换 P,Q, 返回 step 3。
7、然后我们来考虑背面剔除（Back-Face Removal (Culling)）：面是可见的，当且仅当视线向量与法向量的夹角θ在90°~-90°之间，等价于cosθ≥0或者v • n≥0。平面具有参数形式ax + by +cz +d =0，但对于规范化视线向量V = ( 0 0 1 0)T ，由于视线方向V为正，只需要检测符号c 正负值（c代表平面的法向在z轴上的投影）即可。
为了丢弃一些被OPENGL认为需要剔除（凸的才正确）的多边形，可调用剔除相关函数：
首先调用：glEnable(GL_CULL_FACE)启用剔除功能。
然后调用：glCullFace(GLenum mode)，其中mode 参数为剔除哪些面，比如GL_FRONT、GL_BACK、GL_FRONT_AND_BACK，缺省为GL_BACK。
默认的正面是glFrontFace（GL_CCW），默认的剔除是glCullFace(GL_BACK)。避免光照、阴影和颜色计算及操作，消除相关渲染计算开销。
8、Z-Buffer Algorithm深度缓存算法（后续详解）：
9、Scan-Line Algorithm扫描线算法（后续详解）：
10、许多实时应用系统中（例如游戏），我们希望能在应用程序中消除尽可能多的不可见对象，从而降低流水线体系的负担、减少出现数据通信阻塞的可能。考虑BSP二叉空间剖分法：
BSP树有很多应用。例如，消隐藏算法中，结合BSP树的背面剔除算法。根据背面剔除算法可知，当前分割面相对视点是否可见；而根据BSP树可知，视点处在分割面的前面还是后面。①如果分割面不可见，并且视点在分割面的后面，则判断出视线方向是离开分割面，只有在分割面后面的面才有可能可见；在该分割面前面的所有的面都是绝对不可见的，剔除(后一页)。②如果分割面不可见，并且视点在分割面的前面，则判断出视线方向是离开分割面，只有在分割面前面的面才有可能可见；在该分割面后面的所有的面都是绝对不可见的，剔除(后二页)。这样就可以高效地剔除大量三角形面片。
这种结合BSP树的背面剔除特点是预先构建BSP数据结构（离线构造），然后实时在线调用，效率高。明显的缺点是需要额外存储空间、只适合静态场景（否则重新划分）。其一般意义是，这是典型的一类空间换时间的算法模式；好的数据结构有助于提高算法效率，二者紧密相关。