VTK 仔细分析一个复杂程序
作者：互联网
1.程序代码
1 #include <vtkAutoInit.h>
2 VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL);
3 /
4 #include <vtkSmartPointer.h>
5 #include <vtkRenderWindow.h>
6 #include <vtkRenderer.h>
7 #include <vtkRenderWindowInteractor.h>
8 #include <vtkInteractorStyleTrackballCamera.h>
9 #include <vtkCylinderSource.h>
10 #include <vtkPolyDataMapper.h>
11 #include <vtkActor.h>
12
13 int main()
14 {
15 //构造数据源
16 vtkSmartPointer<vtkCylinderSource> cylinder =
17 vtkSmartPointer <vtkCylinderSource>::New();
18 cylinder->SetHeight(3.0);
19 cylinder->SetRadius(1.0);
20 cylinder->SetResolution(10);
21 //生成VTK数据结构
22 vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> cylinderMapper=
23 vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();
24 cylinderMapper->SetInputConnection(cylinder->GetOutputPort());
25 //给演员化妆
26 vtkSmartPointer<vtkActor> cylinderActor =
27 vtkSmartPointer<vtkActor>::New();
28 cylinderActor->SetMapper(cylinderMapper);
29 //布置舞台
30 vtkSmartPointer<vtkRenderer> cylinderRenderer =
31 vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();
32 cylinderRenderer->AddActor(cylinderActor);
33 cylinderRenderer->SetBackground(1,0,0);
34 //装饰剧院
35 vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renwin=
36 vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();
37 renwin->AddRenderer(cylinderRenderer); //搭建舞台
38 renwin->SetSize(400,400);
39 //观众席和舞台的互动
40 vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> renwininter=
41 vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();
42 renwininter->SetRenderWindow(renwin);
43 //观众席的行为(单方面互动)
44 vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleTrackballCamera> style=
45 vtkSmartPointer<vtkInteractorStyleTrackballCamera>::New();
46 renwininter->SetInteractorStyle(style);
47
48 renwininter->Initialize(); //初始化
49 renwininter->Start(); //等待交互手段（事件）
50 return 0;
51 }
2.代码分析及释义
上述程序可以完成鼠标与圆柱交互，比如放大、缩小，平移、旋转等。2.1 vtkCylinderSource：
派生自vtkPolyDataAlgorithm。顾名思义，vtkCylinderSource生成的数据类型就是PolyData(vtkPolyData)的，它主要是生成一个中心在渲染场景原点的柱体，柱体的长轴沿着Y轴，柱体的高度、截面半径等都可以任意指定。
vtkCylinderSource::SetHeight() ——设置柱体的高。
vtkCylinderSource::SetRadius() ——设置柱体横截面的半径。
vtkCylinderSource::SetResolution() ——设置柱体横截面的等边多边形的边数。转动一下柱体，然后数数柱体横截面有多少条边，应该就能明白这个参数表示什么意思。2.2 vtkPolyDataMapper：
渲染多边形几何数据(vtkPolyData)，派生自类vtkMapper，将输入的数据转换为几何图元(点、线、多边形)进行渲染。vtkPolyDataMapper::SetInputConnection() —— VTK可视化管线的输入数据接口，对应的可视化管线输出数据的接口为GetOutputPort()；VTK5.0之前的版本使用SetInput()和GetOutput()作为输入输出接口，VTK 5.0以后版本保留了对这两个接口的支持。2.3 vtkActor：
派生自vtkProp类，渲染场景中数据的可视化表达是通过vtkProp的子类负责的。比如，本例要渲染一个柱体，柱体的数据类型是vtkPolyData，数据要在场景中渲染时，不是直接把数据加入渲染场景就可以，待渲染的数据是以vtkProp的形式存在于渲染场景中。三维空间中渲染对象最常用的vtkProp子类是vtkActor(表达场景中的几何数据)和vtkVolume(表达场景中的体数据)；二维空间中的数据则是用vtkActor2D表达。vtkProp子类负责确定渲染场景中对象的位置、大小和方向信息。Prop依赖于两个对象，一个是Mapper(vtkMapper)对象，负责存放数据和渲染信息，另一个是属性(vtkProperty)对象，负责控制颜色、不透明度等参数。
VTK中定义了大量(超过50个)的Prop类，如vtkImageActor(负责图像显示)和vtkPieChartActor(用于创建数组数据的饼图可视化表达)。其中的一些Prop内部直接包括了控制显示的参数和待渲染数据的索引，因此并不需要额外的Property和Mapper对象。vtkActor的子类vtkFollower可以自动的更新方向信息以保持始终面向一个特定的相机。这样无论怎样旋转，三维场景中的广告板(Billboards)或者文本都是可见的。vtkActor的子类vtkLODActor可以自动改变自身的几何表达来实现需要达到的交互帧率。vtkProp3D的子类vtkLODProp3D则是通过从许多Mapper(可以是体数据的Mapper和几何数据的Mapper集合)中进行选择来实现交互。vtkAssembly建立Actor的等级结构以便在整个结构平移、旋转或者缩放时能够更合理的控制变换。
vtkActor::SetMapper()——设置生成几何图元的Mapper。即连接一个Actor到可视化管线的末端(可视化管线的末端就是Mapper)。2.4 vtkRenderWindow：
将操作系统与VTK渲染引擎连接到一起。不同平台下的vtkRenderWindow子类负责本地计算机系统中窗口创建和渲染过程管理。当使用VTK开发应用程序时，你只需要使用平台无关的vtkRendererWindow类，运行时，系统会自动替换为平台相关的vtkRendererWindow子类。比如，Windows下运行上述的VTK程序，实际创建的是vtkWin32OpenGLRenderWindow(vtkRenderWindow的子类)对象。vtkRenderWindow中包含了vtkRenderer集合、渲染参数，如立体显示（Stereo），反走样，运动模糊（Motion Blur）和焦点深度（Focal Depth）等。
vtkRenderWindow::AddRenderer() ——加入vtkRenderer对象。
vtkRenderWindow::SetSize() ——该方法是从vtkRenderWindow的父类vtkWindow继承过来的，用于设置窗口的大小，以像素为单位。2.5 vtkRenderer：
负责管理场景的渲染过程。组成场景的所有对象包括Prop，照相机(Camera)和光照(Light)都被集中在一个vtkRenderer对象中。一个vtkRenderWindow中可以有多个vtkRenderer对象，而这些vtkRenderer可以渲染在窗口中不同的矩形区域中(即视口)，或者覆盖整个窗口区域。
vtkRenderer::AddActor() ——添加vtkProp类型的对象到渲染场景中。
vtkRenderer::SetBackground() ——该方法是从vtkRenderer的父类vtkViewport继承的，用于设置渲染场景的背景颜色，用R、G、B的格式设置，三个分量的取值为0.0~ 1.0。除了可以设置单一的背景颜色之外，还可以设置渐变的背景颜色，vtkViewport::SetBackground2()用于设置渐变的另外一种颜色，但是要使背景颜色渐变生效或者关闭，必须调用以下的方法：
vtkViewport::SetGradientBackground(bool) ——参数为0是关闭，反之，打开。
vtkViewport::GradientBackgroundOn()—— 打开背景颜色渐变效果，相当于调用方法SetGradientBackground(1)。
vtkViewport::GradientBackgroundOff() ——关闭背景颜色渐变效果。相当于调用方法SetGradientBackground(0)。2.6 vtkRenderWindowInteractor：
提供平台独立的响应鼠标、键盘和时钟事件的交互机制，通过VTK的Command/Observer设计模式将监听到的特定平台的鼠标、键盘和时钟事件交由vtkInteractorObserver或其子类，如vtkInteractorStyle进行处理。vtkInteractorStyle等监听这些消息并进行处理以完成旋转、拉伸和放缩等运动控制。vtkRenderWindowInteractor自动建立一个默认的3D场景交互器样式(Interactor Style)：vtkInteractorStyleSwitch，当然你也可以选择其他的交互器样式，或者是创建自己的交互器样式。在本例中，我们就是选择了其他的交互器样式来替代默认的：vtkInteractorStyleTrackballCamera。
vtkRenderWindowInteractor::SetRenderWindow()——设置渲染窗口，消息是通过渲染窗口捕获到的，所以必须要给交互器对象设置渲染窗口。
vtkRenderWindowInteractor::SetInteractorStyle()——定义交互器样式，默认的交互样式为vtkInteractorStyleSwitch。
vtkRenderWindowInteractor::Initialize() ——为处理窗口事件做准备，交互器工作之前必须先调用这个方法进行初始化。
vtkRenderWindowInteractor::Start() ——开始进入事件响应循环，交互器处于等待状态，等待用户交互事件的发生。进入事件响应循环之前必须先调用Initialize()方法。2.7 vtkInteractorStyleTrackballCamera：
交互器样式的一种，该样式下，用户是通过控制相机对物体作旋转、放大、缩小等操作。做个类比：我们在照相的时候如果要想物体看起来显得大一些，我们可以采取两种做法，第一种做法是相机不动，让我们要拍的物体靠近我们；第二种做法是物体不要动，我们把相机靠近物体，这样物体看起来也是大一些。第二种做法就是vtkInteractorStyleTrackballCamera的风格。其父类为vtkInteractorStyle，除了vtkInteractorStyleTrackballCamera之外，VTK还定义了其他多种交互器样式，如vtkInteractorStyleImage，主要用于显示二维图像时的交互。
3.东灵的形象化讲解
当我们去看舞台剧的时候，我们坐在台下，展现在我们面前的是一个舞台，舞台上有各式的灯光，各样的演员。演员出场的时候肯定是会先化妆，有些演员可能会打扮成高富帅，有些演员可能会化妆成白富美。观众有时还会与台上的演员有一定的互动。
整个剧院就好比VTK程序的渲染窗口(vtkRenderWindow)；舞台就相当于渲染场景(vtkRenderer)；而那些高富帅、白富美就是我们程序中的Actor(有些文献翻译成“演员”，有些翻译成“角色”，这里我们不作翻译)；台上的演员与台下观众的互动可以看成是程序的交互(vtkRenderWindowInteractor)；演员与观众的互动方式有很多种，现场的观众可以直接上台跟演员们握手拥抱，电视机前的可以发短信，电脑、移动终端用户等可以微博关注、加粉等等，这就好比我们程序里的交互器样式(vtkInteractorStyle)；舞台上的演员我们都能一一分辨出来，不会把高富帅弄混淆，是因为他们化的妆、穿的服饰都不一样，这就相当于我们程序里vtkActor的不同属性(vtkProperty)；台下观众的眼睛可以看作是vtkCamera，前排的观众因为离得近，看台上演员会显得比较高大，而后排的观众看到的会显得小点，每个观众看到的东西在他的世界里都是唯一的，所以渲染场景Renderer里的vtkCamera对象也是只有一个；舞台上的灯光可以有多个，所以渲染场景里的vtkLight也存在多个。可以参考下图，加深理解：
4.本程序的运行结果
可以使用鼠标与柱体交互，比如用鼠标滚轮可以对柱体放大、缩小；按下鼠标左键不放，然后移动鼠标，可以转动柱体；按下鼠标左键，同时按下Shift键，移动鼠标，可以移动整个柱体，等等。
标签：柱体,场景,渲染,仔细分析,VTK,程序,vtkSmartPointer,交互 来源： https://www.cnblogs.com/ybqjymy/p/14240933.html