第04章-VTK基础

Posted 2020-09-18 llguanli

【译者：这个系列教程是以Kitware公司出版的《VTK User’s Guide -11th edition》一书作的中文翻译（出版时间2010年，ISBN: 978-1-930934-23-8），因为时间关系。我们不能保证每周都能更新本书内容，但尽量做到一周更新一篇到两篇内容。敬请期待^_^。

欢迎转载，另请转载时注明本文出处，谢谢合作！同一时候。因为译者水平有限，出错之处在所难免，欢迎指出订正！

】

【本小节内容相应原书的第45页至第48页】

4.2使用VTK交互器

对数据进行可视化时，通常都希望与这些数据进行交互。VTK提供多种数据交互的方法。第一种方法是使用vtkRenderWindowInteractor类，另外一种方法是通过绑定特定的事件定制自己的交互类。假设是使用解释性语言的话。还能够在程序执行时输入命令与之交互。

能够參考本章“拾取”（Picking）一节，了解怎样从屏幕上选择数据。（注意：开发者也能够选择窗体系统接口。具体内容请參考第18章。

）

vtkRenderWindowInteractor

与数据进行交互最简单的方法就是实例化一个vtkRenderWindowInterator对象。该类会响应一系列预先设置的事件和动作，并且也提供了重载缺省动作的方法。通过这个类能够控制渲染场景的相机和Actor，包含两种交互风格：位置敏感型（position sensitive。即joystick模式）和动作敏感型（motionsensitive，即trackball模式）。

（后面的章节会具体介绍交互风格方面的内容。）

vtkRenderWindowInterator能够响应下面的渲染窗体事件。（一个渲染窗体能够关联多个渲染器，当中渲染器绘制在渲染窗体的视口里，交互器支持一个渲染窗体拥有多个渲染器。）

• 按键j和按键t—— joystick（位置敏感型）和trackball（动作敏感型）模式之间的切换。joystick模式下，仅仅要鼠标按下动作就持续发生；trackball模式下，鼠标按下且移动时动作才产生。

• 按键c和按键a——相机和Actor（对象）模式之间的切换。相机模式下。鼠标事件对相机的位置和焦点起作用。对象模式下，鼠标事件作用于鼠标指针下的actor。
• 鼠标左键—— 相机模式下绕焦点旋转相机；对象模式下绕原点旋转actor。

  旋转方向是从渲染器视口的中心指向鼠标所在的位置。joystick模式下。旋转速度取决于鼠标的位置与视口中心的距离大小。

• 鼠标中键—— 相机模式下滚动中键能够实现相机镜头的拉伸(Pan)；对象模式下中键能够平移actor。joystick模式下，镜头拉伸或平移的方由从视口中心指向鼠标所在的位置；trackball模式下。actor运动的方向与鼠标运动的方向一致。（注意：假设是两键鼠标，镜头的拉伸/对象的平移操作能够用按键<shift>+鼠标左键完毕。）
• 鼠标右键—— 相机模式下能够实现相机镜头的拉伸(Zoom)；对象模式下能够实现actor的缩放。按下鼠标右键且朝视口上半部分移动鼠标时，就是镜头的拉近/actor的放大；按下鼠标右键且朝视口的下半部分移动鼠标时，就是镜头的拉远/actor的缩小。joystick模式下。镜头拉伸的快慢或actor缩放速度取决于鼠标所在的位置与视口水平中心线的距离。
• 按键3—— 激活或关闭渲染窗体的立体模式(stereo mode)。

  缺省情况下。会创建红-蓝立体对(red-bluestereo pairs)。对一些支持Crystal Eyes LCD立体眼镜的。必须调用方法SetStereoToCrystalEyes()实现该功能。

• 按键e/q—— 退出应用程序。
• 按键f—— 移动actor到光标的当前的位置。设置当前光标所在的位置为焦点，并且会以该点为旋转中心。
• 按键p—— 运行拾取（pick）操作。渲染窗体交互器内部有一个vtkPropPicker实例，可实现拾取功能。具体内容參考本章“拾取”一节。
• 按键r—— 沿当前视场的方向重置相机。移动相机和actor使全部的对象都可见。

• 按键s—— 改变全部actor的显示形式为表面模型。

• 按键u—— 调用用户自己定义方法。（在Tcl/Tk脚本程序下）一般会弹出交互窗体。能够输入命令进行交互。
• 按键w—— 改变全部actor的显示形式为线框模型。

        默认的交互风格是位置敏感型（即joystick模式）。也就是说，仅仅要鼠标按下就能够持续控制相机或actor以及渲染器。

假设不喜欢这样的缺省风格，你能够替换或者创建自己的交互风格。

（參考第十八章了解有关编写交互风格的内容。）

vtkRenderWindowInteraction还有其它一些实用的特性。

调用LightFollowCameraOn()方法(默认的行为)能够使相机位置和焦点与光源的位置和焦点同步（即创建“headlight”）。当然。也能够调用LightFollowCameraOff()关闭该功能。响应“u”键的回调函数能够通过AddObserver(UserEvent)方法进行设置。也能够设置一些与拾取有关的方法。AddObserver(StartPickEvent)定义了拾取之前调用的方法，而AddObserver(EndPickEvent)定义的是拾取完毕后调用的方法。（具体内容可參考第三章“用户事件、观察者及命令模式”一节。）相同，你也能够实例化一个vtkAbstractPicker子类的对象，通过vtkRenderWindowInteractor里的方法SetPicker()设置拾取类型。

（參考本章“拾取”一节。）

针对某一个Prop假设你想在交互速度与渲染质量方面取得平衡，能够通过交互器里的方法SetDesiredUpdateRate()设置期望的帧更新速率(Desiredframe rate)。正常情况下。这些会自己主动进行处理的。

（当鼠标处于活动状态时。期望渲染帧率(Desired update rate)会提高。当鼠标松开时，期望渲染帧率会降回原来的值。）參考本章的“Level-Of-DetailActors”。“vtkLODProp3D”以及第七章“体绘制”方面的内容，了解很多其它的关于Prop以及与之相关联的mapper是怎样调整渲染风格以达到期望的帧更新速率的。

前面已经介绍了vtkRenderWindowInteractor的用法，现摘要例如以下：

vtkRenderWindowInteractoriren
   iren SetRenderWindow renWin
   iren AddObserver UserEvent {wm deiconify.vtkInteract}

交互风格Interactor Styles

VTK有两种不同的方法能够控制交互风格。第一种是使用vtkInteractorStyle的子类。能够是VTK自带的或者是你自行编写的类。第二种是加入Observer监听vtkRenderWindowInteractor里的事件，定义一系列回调函数（或命令）来实现交互。（注意：3D Widget是第二种与渲染场景中的数据进行交互的更加复杂的方式，能够參考本章的“3D Widget”一节了解很多其它的信息。

）

vtkInteractorStyle. 类vtkRenderWindowInteractor能够支持不同的交互风格。

交互时键入“t”或者“j”能够在trackball和joystick两种交互模式之间切换（见前面的内容）。vtkRenderWindowInteractor能够将特定的窗体系统事件（如鼠标按下，鼠标移动。键盘事件等）转换成MouseMoveEvent, StartEvent等VTK事件。

（參考第三章“用户事件、观察者及命令模式”一节。）不同的交互风格能够监听特定的事件。然后运行与之相关联的动作。

通过vtkRenderWindowInteractor::SetInteractorStyle()方法能够设置不同的交互风格，比方：

vtkInteractorStyleFlightfightStyle
vtkRenderWindowInteractoriren
   iren SetInteractorStyle flightStyle

注意：实例化vtkRenderWindowInteractor后，实际上就是实例化一个与特定的窗体系统相关的交互器实例。比如， UNIX系统下，当建立一个vtkRenderWindowInteractor实例时，实际上建立的是vtkXRenderWindowInteractor实例，而Windows系统下就是建立一个vtkWin32RenderWindowInteractor实例。

加入vtkRenderWindowInteractorObservers. 尽管VTK里已经有大量的交互风格可供使用，但你也可依据应用程序的须要自行定制其它的交互风格。

C++里做法通常是从vtkInteractorStyle派生出子类（參考第十八章“vtkRenderWindowInteraction Style”的内容）。但对于解释性语言（如Tcl, Python或Java）来说，这样做就比較困难。

对于这些解释性语言，最简单的方法就是使用Observer来绑定特定的事件进行交互（參考第三章“用户事件、观察者及命令模式”一节）。这样的绑定适用于VTK支持的不论什么语言，包含C++,Tcl, Python和Java，VTK/Examples/GUI/Tcl/CustomInteraction.tcl这个Tcl样例看到这样的使用方法。以下的代码就是从这个样例摘抄出来的，看看这样的绑定是怎样进行的。

vtkRenderWindowInteractoriren
irenSetInteractorStyle ""
irenSetRenderWindow renWin
   
#Add the observers to watch for particular events. These invoke
#Tcl procedures.
 
setRotating 0
setPanning 0
setZooming 0
irenAddObserver LeftButtonPressEvent {global Rotating; set Rotating 1}
irenAddObserver LeftButtonReleaseEvent {global Rotating; set Rotating 0}
irenAddObserver MiddleButtonPressEvent {global Panning; set Panning 1}
irenAddObserver MiddleButtonReleaseEvent {global Panning; set Panning 0}
irenAddObserver RightButtonPressEvent {global Zooming; set Zooming 1}
irenAddObserver RightButtonReleaseEvent {global Zooming; set Zooming 0}
irenAddObserver MouseMoveEvent MouseMove
irenAddObserver KeyPressEvent Keypress
 
procMouseMove {} {
  …
  set xypos [iren GetEventPosition]
  set x [lindex $xypos 0]
  set y [lindex $xypos 1]
...
}
 
procKeypress {} {
  set key [iren GetKeySym]
    if { $key == "e" } {
        vtkCommand DeleteAllObjects
        exit
    }
…
}

这个样例关键的一步是调用SetInteractorStyle(“”)方法关闭缺省的交互风格，然后增加关联适当的Tcl过程的Observer来监听特定的事件。

这个样例是一个简单的介绍怎样增加事件绑定的Tcl脚本程序，假设你想使用Tcl/Tk创建完整的包括用户图形界面的应用程序，能够使用类vtkTkRenderWidget。具体内容请參考第十八章。