VTK 基础入门 ( 一 ) 基本实例超详解释

#include 
VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL2);
VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);
 
#include 
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#include 
#include 
#include 
 
int main(int argc , char * argv) {
 
	/**
	(1) vtkCylinderSource
        该类派生自 vtkPolyDataAlgorithm。顾名思义，vtkCylinderSource 生成的数据类型就是vtkPolyData，
		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,然后数一数柱体横截面有多少条边，应该就能明白这个参数所表示的意思。
	**/
	vtkSmartPointer cylinder = vtkSmartPointer::New();
	cylinder->SetHeight(3.0);
	cylinder->SetRadius(1.0);
	cylinder->SetResolution(10);
 
	/**
	(2)vtkPolyDataMapper
      该类用于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)进行染。
      vtkPolyDataMapper::SetInputConnection（）;
	  VTK可视化管线的输入数据接口，对应的可视化管线的输出数据接口为 GetOutputPort();
	  VTK 5.0之前的版本使用 SetInput0和 GetOutput0)作为输入输出接口，VTK5X版本保留了对这两个接口的支持。
	**/
	vtkSmartPointer cylinderMapper = vtkSmartPointer::New();
	cylinderMapper->SetInputConnection(cylinder->GetOutputPort());
 
 
 
	/**
	(3) vtkActor
       该类派生自 vtkProp 类，渲染场景中数据的可视化表达通过 vtkProp 的子类负责。
	   比如该示例要渲染一个柱体，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，而是以 vtkProp 的形式存在于染场景中。
	   三维空间中渲染对象最常用的vtkProp 子类有 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 子类负责确定染场景中对象的位置、大小和方向等信息;
	   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。另外vtkActor 中还可以设置纹理(vtkTexture)对象，用于纹理贴图。
       VTK 定义了大量的 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形式)。
	   其中有些 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，
	             例如 vtkAxisActor。
	   vtkActor 的子类 vtkFollower 可以自动更新方向信息使其始终面向一个特定的相机，这样无论怎样旋转该对象都是可见的，
				 例如三维场景中的广告板或者文本。
	   vtkActor 的子类vtkLODActor 可以自动改变自身的几何表达形式来实现所需的交互帧率。
	   vtkAssembly建立了各个Actor 的层次结构以便在整个结构平移、旋转或缩放等变换时能够更合理地进行控制。
	   vtkActor::SetMapper(): 该方法用于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 (Mapper 是可视化管线的末端)。
	   关于可视化管线的内容可参考 2.4.2 节的内容
	**/
	vtkSmartPointer cylinderActor = vtkSmartPointer::New();
	cylinderActor->SetMapper(cylinderMapper);
 
	/**
	(5) vtkRenderer 负责管理场景的渲染过程。
	组成场景的对象包括 Prop，照相机 (kCamera)和光照(vtkLight)都被整合到一个 vtkRenderer 对象中。
	一个 vtkRenderWindow 中可以有多个vtkRenderer对象，而这些 vtkRenderer 可以染在窗口不同的矩形区域中(即视口)或者覆盖
    整个窗口区域。vtkRenderer::AddActor(): 该方法用于将 vtkProp 类型的对象添加到渲染场景中。
	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。 (0.0,0.0.0.0)为黑色，(1.0,1.0,1.0)为白色。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时，关闭，反之，打开。vtkViewport::GradientBackgroundOn():该方法用于打开背景颜色渐变效果，
	相当于调用方法SetGradientBackground(1)。vtkViewport::GradientBackgroundOff(0): 该方法用于关闭背景颜色渐变效果。相当于调用方法 SetGradientBackground(0)。
	
	**/
	
	vtkSmartPointer renderer = vtkSmartPointer::New();
	renderer->AddActor(cylinderActor);
	renderer->SetBackground(0.1,0.2,0.4);
 
 
	/**
	(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子类负责管理本地计算机系统中窗口创建和渲染过程。
	当使用VTK 开发应用程序时，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 vtkWin320penGLRenderWindow(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():该方法用于加入 vtkRenderer 对象。
	vtkRenderWindow::SetSize0: 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。
	**/
	vtkSmartPointer renWin = vtkSmartPointer::New();
	renWin->AddRenderer(renderer);
	renWin->SetSize(300,300);
 
 
	/**
	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 的观察者/命令模式(请参考本书第 8 章内容)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、拉伸和缩放等运动控制。
    vtkRenderWindowInteractor 会自动建立一个默认的3D 场景交互器样式(Interactor Style):vtkInteractorStyleSwitch，
	当然也可以选择其他交互器样式或者创建自己的交互器样式，如本例中使用的 vtkInteractorStyleTrackballCamera。
	vtkRenderWindowInteractor:SetRenderWindow(): 该方法用于设置染窗口，消息是通过渲染窗口捕获到的，所以必须给交互器对象设置渲染窗口。
	vtkRenderWindowInteractor::SetInteractorStyle0): 该方法用于定义交互器样式，默认的交瓦器样式为vtkInteractorStyleSwitch。
	vtkRenderWindowInteractor::Initialize():该方法表示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();该方法表示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 Initialize0方法。
	**/
	vtkSmartPointer iren = vtkSmartPointer::New();
	iren->SetRenderWindow(renWin);
 
 
	/**
	(7)vtkInteractorStyleTrackballCamera交互器样式的一种。
	该样式下，用户通过控制相机对物体作旋转、放大、缩小等操作。打个比方，在照相时如果要想物体拍起来显得大一些，可以采取两种做法:第一种做法是相机不动，
	让要拍的物体靠近相机;第二种做法是物体不动，让相机靠近物体。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vtkInteractorStylelmage,主要用于显示二维图像时的交五
	**/
	vtkSmartPointer style = vtkSmartPointer ::New();
	iren->SetInteractorStyle(style);
 
	iren->Initialize();
	iren->Start();
 
	return 0;
 
}
 

        以上内容针对示例   所用的类逐个进行解释，并稍微做了扩展，可能显得比较凌乱，不够系统、全面。下面通过一个类比，从宏观角度重新审视该示例，它对理解示例的代码将会有所帮助。

        可以将以上示例看作一个舞台剧演出。观看舞台剧时，观众坐在台下，展现在观众面前的是一个舞台，舞台上有各式的灯光和各样的演员。演员出场时肯定是会先化妆，观众有时还会与台上的演员有一定的互动。
       （1）整个剧院就好比VTK 程序的染窗口 (vtkRenderWindow)；
       （2）舞台就相当于染场景(vtkRenderer);
       （3）而那些演员就是程序中的 Actor；
       （4）台上演员与台下观众的互动可以看作与应用程序的交互(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，计算机前的可以微博关注等，这就好比程序中的交互器样式(vtkInteractorStyle);

        对于舞台上的演员，观众都可以一一分辨出来，不会弄混，是因为他们穿着打扮、容貌都不一样，这就相当于程序中 vtkActor 的不同属性(vtkProperty);台下观众的眼睛可以看作vtkCamera，前排的观众因为离得近，在观看台上演员时会觉得他们比较高大，而后排的观众因为离得远，所以那些演员看起来就会显得小些，每位观众看到的东西在他/她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，所以染场景里的 vtkLight 也存在多个。可以参考下图以加深理解。