Existen varios algoritmos para resolver este problema, cada uno con diferentes complejidades y características de rendimiento. Se pueden clasificar ampliamente en:
1. Métodos de espacio de objetos: Estos algoritmos funcionan directamente con las descripciones geométricas de los objetos en la escena. Comparan objetos entre sí para determinar la visibilidad. En general, son menos eficientes para escenas complejas. Los ejemplos incluyen:
* Extracción de la cara posterior: Este es el método más simple. Se sacude (descarta) polígonos cuyas normales apuntan lejos del espectador. Si bien es rápido, solo resuelve parte del problema y deja muchas superficies ocultas.
* PROPIA (algoritmo del pintor): Este algoritmo clasifica los polígonos por su distancia desde el espectador (profundidad). Los polígonos más lejanos se representan primero, y luego los más cercanos se representan en la parte superior, "pintando" efectivamente sobre las porciones ocultas. Es simple pero puede sufrir problemas con la intersección de polígonos (que requieren división de polígono).
2. Métodos del espacio de imagen: Estos algoritmos funcionan directamente en el plano de la imagen (la pantalla). Determinan la visibilidad en base a píxel por píxel. Generalmente son más eficientes para escenas complejas. Los ejemplos incluyen:
* Algoritmo Z-Buffer (Buffer de profundidad): Este es el método más utilizado. Mantiene un búfer de profundidad (una matriz 2D) del mismo tamaño que la pantalla, almacenando el valor de profundidad (distancia desde el visor) para cada píxel. A medida que se representan los polígonos, sus valores de profundidad se comparan con los valores en el buffer Z. Si un polígono está más cerca, su valor de profundidad reemplaza el existente y el píxel se actualiza con el color del polígono. De lo contrario, el píxel permanece sin cambios.
* Algoritmo de línea de escaneo: Este algoritmo procesa la escena una línea de escaneo (línea horizontal) a la vez. Para cada línea de escaneo, determina qué polígonos cruzan la línea y luego clasifica esos polígonos por profundidad para determinar la visibilidad.
* algoritmo A-Buffer: Una extensión del z-buffer que almacena más información por píxel, lo que le permite manejar la transparencia y otros efectos de manera más efectiva. Almacena un valor de profundidad, un valor de cobertura (porción del píxel cubierto por un polígono) e información de color.
* traza de rayos: Este método traza los rayos desde el ojo del espectador a través de cada píxel en la pantalla hacia la escena. El primer objeto intersectado por cada rayo determina el color de ese píxel. Puede manejar reflexiones y refracciones elegantemente. Si bien es computacionalmente caro, produce imágenes altamente realistas.
Elegir un método:
La elección del método de detección de superficie visible depende de factores como:
* Complejidad de la escena: Para escenas simples, los métodos de espacio de objetos pueden ser suficientes. Las escenas complejas generalmente requieren métodos de espacio-espacio.
* Nivel de realismo deseado: El trazado de rayos produce el realismo más alto, pero es computacionalmente intensivo. El bufde de Z es un buen compromiso entre la velocidad y la calidad.
* Capacidades de hardware: La disponibilidad de hardware especializado (por ejemplo, hardware Z-Buffer) puede influir en la elección.
En el hardware gráfico moderno, el algoritmo Z-Buffer está muy optimizado y se emplea casi universalmente para la eliminación de superficie oculta rápida y razonablemente precisa. El trazado de rayos y otras técnicas más sofisticadas a menudo se usan para aplicaciones de representación de gama alta donde la velocidad es menos crítica que la calidad de la imagen.