計算機圖形學中數據結構的應用途徑

楊瑾

摘要：現代信息技術技術催生出了計算機圖形學，并極大地豐富了計算機圖形學的內容，計算機圖形學以計算機信息技術為基礎，并整合了數據結構相關內容，從而通過使用計算機技術將數據信息內容轉換為圖形形式，相對其他信息而言，計算機圖形學的數據信息較為復雜，而數據信息及數據關系對圖形的產生具有重要影響。因此需要對數據結構的研究和調整，從而推動圖形大小以及結構精確度的提升。

關鍵詞：計算機技術;圖形學;數據結構

在計算機圖形學中，幾何圖形信息占據了非常重要的部分，在建筑學、機械建造中，幾何圖形信息均有重要應用。在幾何圖形信息中，幾何造型技術是計算機幾何圖形應用的關鍵，通過幾何造型技術能夠實現數據模型的生成，并對相關幾何圖形進行精準地調整。而在這一過程中加強數據結構優化則能夠節省幾何圖形調整時間，并且也能夠使調整結果表現得更加精準。

一、幾何造型技術的應用

（一）幾何信息與拓撲信息

在三維幾何形體的構建過程中，包含著眾多數據信息與數學關系，在三維幾何形體中包含著點、線、面信息，同時還需要確定這些信息在空間中的分布位置，因此需要使用坐標來表示各個信息的空間位置，從而使得三維幾何圖形在計算機中得以呈現。除此之外，三維幾何圖形還可能發生位置變化，出現旋轉、平移等變化，此時需要對數據信息進行實時跟蹤，而數據結構信息也需要隨之發生改變。而要想實現對數據信息進行實時跟蹤，則需要引入矩陣來實現這一功能，同時，在對幾何圖形、幾何體進行構造的過程中，除了需要使用幾何信息進行構造之外還需要引入拓撲信息來增強信息的多元化。

在幾何形體拓撲信息中包含了點線面之間的關系，而點線面之間的關系主要有三種類型，一是連接關系、二是相近關系、三是邊界關系，以立方體為例，在立方體中存在多種不同的關系，需要對立方體的拓撲信息進行總結，進而實現對立方體的表達，然而在這一過程中可能出現拓撲信息不足的情況，此時需要使用幾何信息來補全，實現立方體的表達。拓撲信息與幾何信息都能夠通過計算機的運算推理來獲取，但是在獲取這兩類信息的過程中都需要計算機運行一段時間來計算，如果拓撲信息與幾何信息之間進行互相推導，則會大大增加相關信息獲取所需要的時間，因此當使用幾何信息與拓撲信息來構建較為復雜的幾何圖形時，相關幾何圖形將占據大量的存儲空間與運行空間，為了緩解這一問題，需要對拓撲信息進行一定的調整，從而優化數據結構，減少復雜幾何圖形對存儲空間的占據。

（二）幾何造型與數據結構

常見的幾何造型包括了線框模型、表面模型和實體模型，以線框模型表示的立方體為例，在構建立方體的過程中，可以通過立方體的頂點及其邊框來描繪相關圖形，此時幾何造成的構建信息較少，數據結構也相對簡單，因此可以使用性能較低的設備即可，同時對線框模型進行改進和加工也非常簡單，通過點和線成為構造立體模型的關鍵，但線框模型具有一定的缺陷，主要是由于線框模型主要由點和線信息來組成圖形，缺少對于立方體面的信息數據的整合，因此在物力研究中鮮少使用線框模型。

表面模型則具備了一部分點線的信息，同時也包含了面的信息，表面模型是以線框模型為基礎的，同時引入了指針內容，與其他模型相比，表面模型具有處理信息相對簡單的優勢，但是同樣表面模型也存在一定的劣勢，即：表面模型的信息含量相對較大，在搜索相關信息時較為困難，除此之外，表面模型還存在信息連接不足的問題，圖形信息相對分散，不能夠對形體的位置進行完整的信息表達。

實體模型是對線框模型和表面模型的超越， 其對形體的實心部分進行了定義， 構建了全新的數據模型。與其他的模型相比，實體模型的結構引入了實體信息部分，在一定程度上解決了物理參數信息，因此在物理研究、建筑設計、機械設計等實際應用過程中更多地使用實體模型來構建圖形。

二、數據結構的表示方法

邊界法是數據結構中經常使用的圖形數據結構表示方法，通過邊界法能夠實現對圖形的描述，完成付復雜圖形的構建，但是在使用邊界法的過程中，需要對數據機構進行分類整理，對幾何圖形的體表、面表以及環表特征進行信息分類。在數據結構中幾何信息與拓撲信息是兩種常見的圖形信息獲取方式，兩者之間存在顯著的差異，但與此同時兩者也具有一定的關聯性，能夠在幾何圖形的構建過程中相互補充相關幾何圖形信息。而邊界法則是技術人員在進行幾何圖形設計過程中常用的一類造型方式。

三、數據結構與消隱技術

消隱技術也是在圖形數據結構過程中常用的一種方式，通過消隱技術能夠消除在圖形設計過程中多余的點線信息，從而使得幾何圖形更加的真實，在應用這一技術時，需要把握把握消隱算法、數據結構等。應用消隱技術之前需要對圖形進行優化調整，平衡好消隱技術與圖形之間的關系，避免在使用消隱技術的過程中將需要的圖形信息消隱。

四、總結

現代信息技術的發展使得計算機技術圖形構造的方式也更加多元化，在使用相關數據結構信息構造圖形的過程中，相關技術人員需要根據自身的需要選擇恰當的技術來完成，同時在構建和設計幾何圖形的過程中不斷探索最佳的數據應用路徑，對重要的圖形數據信息進行實時保存與分類管理。

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