計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用途徑

楊瑾

摘要：現(xiàn)代信息技術(shù)技術(shù)催生出了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，并極大地豐富了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的內(nèi)容，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)為基礎(chǔ)，并整合了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)內(nèi)容，從而通過使用計(jì)算機(jī)技術(shù)將數(shù)據(jù)信息內(nèi)容轉(zhuǎn)換為圖形形式，相對其他信息而言，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的數(shù)據(jù)信息較為復(fù)雜，而數(shù)據(jù)信息及數(shù)據(jù)關(guān)系對圖形的產(chǎn)生具有重要影響。因此需要對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究和調(diào)整，從而推動(dòng)圖形大小以及結(jié)構(gòu)精確度的提升。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù);圖形學(xué);數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，幾何圖形信息占據(jù)了非常重要的部分，在建筑學(xué)、機(jī)械建造中，幾何圖形信息均有重要應(yīng)用。在幾何圖形信息中，幾何造型技術(shù)是計(jì)算機(jī)幾何圖形應(yīng)用的關(guān)鍵，通過幾何造型技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)模型的生成，并對相關(guān)幾何圖形進(jìn)行精準(zhǔn)地調(diào)整。而在這一過程中加強(qiáng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化則能夠節(jié)省幾何圖形調(diào)整時(shí)間，并且也能夠使調(diào)整結(jié)果表現(xiàn)得更加精準(zhǔn)。

一、幾何造型技術(shù)的應(yīng)用

（一）幾何信息與拓?fù)湫畔?/p>

在三維幾何形體的構(gòu)建過程中，包含著眾多數(shù)據(jù)信息與數(shù)學(xué)關(guān)系，在三維幾何形體中包含著點(diǎn)、線、面信息，同時(shí)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(biāo)來表示各個(gè)信息的空間位置，從而使得三維幾何圖形在計(jì)算機(jī)中得以呈現(xiàn)。除此之外，三維幾何圖形還可能發(fā)生位置變化，出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、平移等變化，此時(shí)需要對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息也需要隨之發(fā)生改變。而要想實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，則需要引入矩陣來實(shí)現(xiàn)這一功能，同時(shí)，在對幾何圖形、幾何體進(jìn)行構(gòu)造的過程中，除了需要使用幾何信息進(jìn)行構(gòu)造之外還需要引入拓?fù)湫畔碓鰪?qiáng)信息的多元化。

在幾何形體拓?fù)湫畔⒅邪它c(diǎn)線面之間的關(guān)系，而點(diǎn)線面之間的關(guān)系主要有三種類型，一是連接關(guān)系、二是相近關(guān)系、三是邊界關(guān)系，以立方體為例，在立方體中存在多種不同的關(guān)系，需要對立方體的拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行總結(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對立方體的表達(dá)，然而在這一過程中可能出現(xiàn)拓?fù)湫畔⒉蛔愕那闆r，此時(shí)需要使用幾何信息來補(bǔ)全，實(shí)現(xiàn)立方體的表達(dá)。拓?fù)湫畔⑴c幾何信息都能夠通過計(jì)算機(jī)的運(yùn)算推理來獲取，但是在獲取這兩類信息的過程中都需要計(jì)算機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間來計(jì)算，如果拓?fù)湫畔⑴c幾何信息之間進(jìn)行互相推導(dǎo)，則會(huì)大大增加相關(guān)信息獲取所需要的時(shí)間，因此當(dāng)使用幾何信息與拓?fù)湫畔順?gòu)建較為復(fù)雜的幾何圖形時(shí)，相關(guān)幾何圖形將占據(jù)大量的存儲(chǔ)空間與運(yùn)行空間，為了緩解這一問題，需要對拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行一定的調(diào)整，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少復(fù)雜幾何圖形對存儲(chǔ)空間的占據(jù)。

（二）幾何造型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

常見的幾何造型包括了線框模型、表面模型和實(shí)體模型，以線框模型表示的立方體為例，在構(gòu)建立方體的過程中，可以通過立方體的頂點(diǎn)及其邊框來描繪相關(guān)圖形，此時(shí)幾何造成的構(gòu)建信息較少，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也相對簡單，因此可以使用性能較低的設(shè)備即可，同時(shí)對線框模型進(jìn)行改進(jìn)和加工也非常簡單，通過點(diǎn)和線成為構(gòu)造立體模型的關(guān)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(diǎn)和線信息來組成圖形，缺少對于立方體面的信息數(shù)據(jù)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(diǎn)線的信息，同時(shí)也包含了面的信息，表面模型是以線框模型為基礎(chǔ)的，同時(shí)引入了指針內(nèi)容，與其他模型相比，表面模型具有處理信息相對簡單的優(yōu)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(guān)信息時(shí)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?qū)π误w的位置進(jìn)行完整的信息表達(dá)。

實(shí)體模型是對線框模型和表面模型的超越， 其對形體的實(shí)心部分進(jìn)行了定義， 構(gòu)建了全新的數(shù)據(jù)模型。與其他的模型相比，實(shí)體模型的結(jié)構(gòu)引入了實(shí)體信息部分，在一定程度上解決了物理參數(shù)信息，因此在物理研究、建筑設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)等實(shí)際應(yīng)用過程中更多地使用實(shí)體模型來構(gòu)建圖形。

二、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示方法

邊界法是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中經(jīng)常使用的圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示方法，通過邊界法能夠?qū)崿F(xiàn)對圖形的描述，完成付復(fù)雜圖形的構(gòu)建，但是在使用邊界法的過程中，需要對數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類整理，對幾何圖形的體表、面表以及環(huán)表特征進(jìn)行信息分類。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中幾何信息與拓?fù)湫畔⑹莾煞N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(shí)兩者也具有一定的關(guān)聯(lián)性，能夠在幾何圖形的構(gòu)建過程中相互補(bǔ)充相關(guān)幾何圖形信息。而邊界法則是技術(shù)人員在進(jìn)行幾何圖形設(shè)計(jì)過程中常用的一類造型方式。

三、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與消隱技術(shù)

消隱技術(shù)也是在圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)過程中常用的一種方式，通過消隱技術(shù)能夠消除在圖形設(shè)計(jì)過程中多余的點(diǎn)線信息，從而使得幾何圖形更加的真實(shí)，在應(yīng)用這一技術(shù)時(shí)，需要把握把握消隱算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。應(yīng)用消隱技術(shù)之前需要對圖形進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，平衡好消隱技術(shù)與圖形之間的關(guān)系，避免在使用消隱技術(shù)的過程中將需要的圖形信息消隱。

四、總結(jié)

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展使得計(jì)算機(jī)技術(shù)圖形構(gòu)造的方式也更加多元化，在使用相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息構(gòu)造圖形的過程中，相關(guān)技術(shù)人員需要根據(jù)自身的需要選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)來完成，同時(shí)在構(gòu)建和設(shè)計(jì)幾何圖形的過程中不斷探索最佳的數(shù)據(jù)應(yīng)用路徑，對重要的圖形數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)保存與分類管理。

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