计算机图形学中数据结构的应用途径

杨瑾

摘要：现代信息技术技术催生出了计算机图形学，并极大地丰富了计算机图形学的内容，计算机图形学以计算机信息技术为基础，并整合了数据结构相关内容，从而通过使用计算机技术将数据信息内容转换为图形形式，相对其他信息而言，计算机图形学的数据信息较为复杂，而数据信息及数据关系对图形的产生具有重要影响。因此需要对数据结构的研究和调整，从而推动图形大小以及结构精确度的提升。

关键词：计算机技术;图形学;数据结构

在计算机图形学中，几何图形信息占据了非常重要的部分，在建筑学、机械建造中，几何图形信息均有重要应用。在几何图形信息中，几何造型技术是计算机几何图形应用的关键，通过几何造型技术能够实现数据模型的生成，并对相关几何图形进行精准地调整。而在这一过程中加强数据结构优化则能够节省几何图形调整时间，并且也能够使调整结果表现得更加精准。

一、几何造型技术的应用

（一）几何信息与拓扑信息

在三维几何形体的构建过程中，包含着众多数据信息与数学关系，在三维几何形体中包含着点、线、面信息，同时还需要确定这些信息在空间中的分布位置，因此需要使用坐标来表示各个信息的空间位置，从而使得三维几何图形在计算机中得以呈现。除此之外，三维几何图形还可能发生位置变化，出现旋转、平移等变化，此时需要对数据信息进行实时跟踪，而数据结构信息也需要随之发生改变。而要想实现对数据信息进行实时跟踪，则需要引入矩阵来实现这一功能，同时，在对几何图形、几何体进行构造的过程中，除了需要使用几何信息进行构造之外还需要引入拓扑信息来增强信息的多元化。

在几何形体拓扑信息中包含了点线面之间的关系，而点线面之间的关系主要有三种类型，一是连接关系、二是相近关系、三是边界关系，以立方体为例，在立方体中存在多种不同的关系，需要对立方体的拓扑信息进行总结，进而实现对立方体的表达，然而在这一过程中可能出现拓扑信息不足的情况，此时需要使用几何信息来补全，实现立方体的表达。拓扑信息与几何信息都能够通过计算机的运算推理来获取，但是在获取这两类信息的过程中都需要计算机运行一段时间来计算，如果拓扑信息与几何信息之间进行互相推导，则会大大增加相关信息获取所需要的时间，因此当使用几何信息与拓扑信息来构建较为复杂的几何图形时，相关几何图形将占据大量的存储空间与运行空间，为了缓解这一问题，需要对拓扑信息进行一定的调整，从而优化数据结构，减少复杂几何图形对存储空间的占据。

（二）几何造型与数据结构

常见的几何造型包括了线框模型、表面模型和实体模型，以线框模型表示的立方体为例，在构建立方体的过程中，可以通过立方体的顶点及其边框来描绘相关图形，此时几何造成的构建信息较少，数据结构也相对简单，因此可以使用性能较低的设备即可，同时对线框模型进行改进和加工也非常简单，通过点和线成为构造立体模型的关键，但线框模型具有一定的缺陷，主要是由于线框模型主要由点和线信息来组成图形，缺少对于立方体面的信息数据的整合，因此在物力研究中鲜少使用线框模型。

表面模型则具备了一部分点线的信息，同时也包含了面的信息，表面模型是以线框模型为基础的，同时引入了指针内容，与其他模型相比，表面模型具有处理信息相对简单的优势，但是同样表面模型也存在一定的劣势，即：表面模型的信息含量相对较大，在搜索相关信息时较为困难，除此之外，表面模型还存在信息连接不足的问题，图形信息相对分散，不能够对形体的位置进行完整的信息表达。

实体模型是对线框模型和表面模型的超越， 其对形体的实心部分进行了定义， 构建了全新的数据模型。与其他的模型相比，实体模型的结构引入了实体信息部分，在一定程度上解决了物理参数信息，因此在物理研究、建筑设计、机械设计等实际应用过程中更多地使用实体模型来构建图形。

二、数据结构的表示方法

边界法是数据结构中经常使用的图形数据结构表示方法，通过边界法能够实现对图形的描述，完成付复杂图形的构建，但是在使用边界法的过程中，需要对数据机构进行分类整理，对几何图形的体表、面表以及环表特征进行信息分类。在数据结构中几何信息与拓扑信息是两种常见的图形信息获取方式，两者之间存在显著的差异，但与此同时两者也具有一定的关联性，能够在几何图形的构建过程中相互补充相关几何图形信息。而边界法则是技术人员在进行几何图形设计过程中常用的一类造型方式。

三、数据结构与消隐技术

消隐技术也是在图形数据结构过程中常用的一种方式，通过消隐技术能够消除在图形设计过程中多余的点线信息，从而使得几何图形更加的真实，在应用这一技术时，需要把握把握消隐算法、数据结构等。应用消隐技术之前需要对图形进行优化调整，平衡好消隐技术与图形之间的关系，避免在使用消隐技术的过程中将需要的图形信息消隐。

四、总结

现代信息技术的发展使得计算机技术图形构造的方式也更加多元化，在使用相关数据结构信息构造图形的过程中，相关技术人员需要根据自身的需要选择恰当的技术来完成，同时在构建和设计几何图形的过程中不断探索最佳的数据应用路径，对重要的图形数据信息进行实时保存与分类管理。

参考文献：

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