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vtk

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The Rendering Engine
mapper

vtk.js —> @kitware/vtk.js

歪果仁不像码农期待的那样勤奋，官方的模板（如react-vtk-js）以及范例框架（ParaviewWeb）还是使用的vtk.js旧版本
对于旧版本，提供了craco-vtk包进行移植

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npm install --save @craco/craco craco-vtk vtk.js shader-loader worker-loader css-loader style-loader postcss-loader

craco-vtk在GitHub上的Repo已被移除(不过可以找到fork)，内容可参考craco-itk

itk(Insight Segmentation and Registration Toolkit) 基于vtk的医学图像配准和分割工具包

pipeline

vtk pipeline

  • reader
  • filter

    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对象存在于渲染场景中。

而vtkActor(表达场景中的几何数据)和vtkVolume(表达场景中的体数据)是三维空间中渲染对象最常用的vtkProp子类；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(Prop一词来源于戏剧里的“道具”，在VTK里表示的是渲染场景中可以看得到的对象。)，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pipeline的末端(可视化pipeline的末端就是Mapper)。

vtkMapper

将输入的数据转换为几何图元(graphics primitives：点、线、多边形)进行渲染。

vtkRenderer

负责管理场景scenes和角色actors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。父类vtkViewport。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。
vtk renderer

  • vtkRenderer::AddActor()
  • vtkRenderer::SetBackground()
  • vtkRenderer::updateLightsGeometryToFollowCamera() light跟随camera
    camera
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    cam = renderer.getActiveCamera();
    cam.setParallelProjection(true); //透视，false为平行 Parallel Projection
    获取平行放大比率 getParallelScale
    MouseWheel的滚动事件并非移动camera的距离，而是将视野中心的区域放大，相当于视场角缩小，投影比例增大

    vtkRenderWindow

    连接操作系统与VTK渲染引擎

Interactor

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。

interactor

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。

vtk scope

官方 paraview

paraview

example

  1. source
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    cube = vtk.vtkCubeSource(0)
  2. mapper
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    4
    cuber_mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()
    cuber_mapper.SetInputConnection(
        cube.GetOutPort()
    )
  3. actor
    1
    2
    3
    cube_actor = vtk.vtkActor()
    cube_actor.SetMapper(cube_mapper)
    cube_actor.GetProperty.SetColor(1.0, 1.0, 1.0)
  4. renderer
    1
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    renderer = vtk.vtkRenderer()
    renderer.SetBackground(0.0, 0.0, 0.0)
    renderer.AddActor(cube_actor)
  5. renderwindow
    1
    2
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    4
    render_window = vtk.vtkRenderWindow()
    render_window.SetWindowName("Simple VTK scene")
    render_window.SetSize(400, 400)
    render_window.AddRenderer(renderer)
  6. interactor
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    6
    7
    # Create an interactor
    interactor = vtk.vtkRenderWindowInteractor()
    interactor.SetRenderWindow(render_window)
    # Initialize the interactor and start the
    # rendering loop
    interactor.Initialize()
    render_window.Render()