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计算机图形学基础 图形数据结构

某些数据结构似乎在图形应用程序中反复出现,可能是因为它们处理了基本的底层思想,如表面、空间和场景结构。本章讨论了几种最常见和最有用的基本和不相关的数据结构:网格结构、空间数据结构、场景图和平铺多维数组。

对于网格,我们将讨论用于存储静态网格和将网格传输到图形api的基本存储方案。我们还讨论了翼边数据结构(Baumgart, 1974)和相关的半边结构,这些结构对于管理在细分或模型简化时发生镶嵌变化的模型非常有用。虽然这些方法适用于任意多边形网格,但我们在这里将重点放在更简单的三角形网格上。

接下来,将介绍场景-图形数据结构。这种数据结构的各种形式在图形应用程序中无处不在,因为它们在管理对象和变换方面非常有用。所有新的图形API都被设计成能够很好地支持场景图。

对于空间数据结构,我们讨论了三种方法来组织三维空间包围体层次结构、分层空间细分和统一空间细分的模型利用层次空间细分(BSP树)去除隐藏表面。同样的方法也用于其他目的,包括几何裁剪和碰撞检测。

最后,给出了平铺多维数组。这种结构最初是为了帮助需要从磁盘交换图形数据的应用程序的分页性能而开发的,现在无论阵列是否适合主存,这种结构对于机器上的内存局部化都是至关重要的。

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