Z buffer 和 W buffer 是做什麼用的呢？它們的主要目的，就是去除隱藏面，也就是 Hidden surface elimination（或是找出可見面，Visible surface detemination，這是同樣意思）。在 3D 繪圖中，只要有兩個以上的三角面，就可能會出現某個三角面會遮住另一個三角面的情形。這是很明顯的現象，因為近的東西總是會遮住遠的（假設這些三角面都是不透明的）。所以，在繪製 3D 場景時，要畫出正確的結果，就一定要處理這個問題。

不過，這個問題是相當困難的，因為它牽扯到三角面之間的關係，而不只是某個三角面本身而已。所以，在做去除隱藏面的動作時，是需要考慮場景中所有的三角面的。這讓問題變得相當的複雜。而且，三角面往往並不是整個被遮住，而常常是只有一部分被遮住。所以，這讓問題變得更複雜。

要做到去除隱藏面的最簡單方法，就是「畫家演算法」（Painter\'s algorithm）。這個方法的原理非常簡單，也就是先畫遠的東西，再畫近的東西。這樣一來，近的東西自然就會蓋住遠的東西了。因為油畫的畫家通常會用這樣的方法，所以這個方法被稱為「畫家演算法」。下圖是一個例子：

上圖中，紅色的圓形最遠，所以最先畫。然後是黃色的三角形，最後是灰色的方形。照遠近的順序來畫，就可以達到去除隱藏面的效果。所以，只要把 3D 場景中的三角面，以對觀察者的距離遠近排序，再從遠的三角面開始畫，應該就可以畫出正確的結果了。

不過，實際上並沒有這麼理想。在 3D 場景中，一個三角面可能有些地方遠，有些地方近，因為三角面有三個頂點，而這三個頂點和觀察者的距離，通常都是不同的。所以，要以哪個頂點來排序呢？或是以三角面的中心來排序？事實上，不管以什麼為依據來排序，都可能會有問題。下圖是一個「畫家演算法」無法解決的情形：

上圖中，三個三角面互相遮住對方，所以不管用什麼順序去畫，都無法得到正確的結果。另外，這個方法也無法處理三角面有交叉的情形。

當然，如果相當確定場景中不會出現這麼奇怪的情形，那「畫家演算法」一般還是可以用的。不過，它還有一個很大的問題，就是效率不佳。首先，畫家演算法需要對場景中，在視角範圍內所有的三角面做一個排序的動作。最好的排序演算法也需要 O(n log n) 的時間。也就是說，（大致上來說）如果三角面的數目從一千個變一萬個，排序需要的時間會變成約 13.3 倍。而且，因為這需要對場景中所有的三角面來做，因此也不適合用特別的硬體來做加速。另外，這個方法還有一個很大的問題，就是它會花很多時間去畫一些根本就會被遮住的部分，因為每個三角面的每個 pixel 都需要畫出來。這也會讓效率變差。

如果場景是靜態（不動）的，只有觀察者會變動的話，那是有方法可以加快排序的速度。一個很常用的方法是 binary space paritioning（BSP）。這個方法需要事先對場景建立一個樹狀結構。建立這個結構後，不管觀察者的位置、角度是如何，都可以很快找出正確的繪製順序。而且，BSP 會視需要切開三角面，以處理像上圖那樣，三個三角面互相遮住對方的情形。

不過，BSP 結構在建立時，要花很多時間，所以不太可能即時運\算。因此，通常只能用在場景中的靜態部分，而會動的部分還是需要另外排序。而且，BSP 常會需要切開三角面，也會讓三角面的數目增加。另外，BSP 仍然無法解決需要畫出那些被遮住的 pixel 的問題。

另一種去除隱藏面的方法，是直接以 pixel 為單位，而不是以三角面為單位，來考慮這個問題。其中最簡單的方法是由 Catmull 在 1974 年時提出來的，也就是 Z buffer（或稱 depth buffer）。這個方法非常簡單，又容易由特別設計的硬體來執行，所以在記憶體容量不再是問題後，就變得非常受歡迎。

Z buffer 的原理非常簡單。在繪製 3D 場景時，除了存放繪製結果的 frame buffer 外，另外再使用一個額外的空間，也就是 Z buffer。Z buffer 記錄 frame buffer 上，每個 pixel 和觀察者的距離，也就是 Z 值。在開始繪製場景前，先把 Z buffer 中所有的值先設定成無限遠。然後，在繪製三角面時，對三角面的每個 pixel 計算該 pixel 的 Z 值，並和 Z buffer 中存放的 Z 值相比較。如果 Z buffer 中的 Z 值較大，就表示目前要畫的 pixel 是比較近的，所以應該要畫上去，並同時更新 Z buffer 中的 Z 值。如果 Z buffer 中的 Z 值較小，那就表示目前要畫的 pixel 是比較遠的，會被目前 frame buffer 中的 pixel 遮住，所以就不需要畫，也不用更新 Z 值。這樣一來，就可以用任意的順序去畫這些三角面，即可得到正確的繪製結果。下圖是一個例子：

上圖中，紅色的三角面雖然先畫出來，但是因為使用了 Z buffer，所以後畫的黃色方塊還是只會遮住適當的部分，而不會連較近的部分都遮住。這就顯示出 Z buffer 的效果。

實際上 Z buffer 中能存放的數字當然會有一定的限度，所以通常會把 Z 值縮小到 0 ~ 1 的範圍。因此，在繪製 3D 場景時，就會需要把可能出現的 Z 值限制在某個範圍內。通常是用兩個和投影平面平行的平面，把所有超出這兩個平面範圍的三角面都切掉。這兩個平面通常分別稱為 Z near 和 Z far，分別表示較近的平面和較遠的平面。而在 Z near 平面的 Z 值為 0，在 Z far 的 Z 值為 1。