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Ausgewählter Nerdkram von Informatikstudenten der Uni Ulm

3 Jul, 2009 von Raimar Wagner

Die VTK Renderpipeline am Beispiel eines Oktaeders

Die VTK Renderpipeline ist im Gegensatz zu traditionellen Grafikpipelines weniger auf Rasterung, Beleuchtung, Clipping, … fokussiert sondern setzt den Schwerpunkt auf das Aufbereiten, Verändern und Repräsentieren von Eingabedaten. Die traditionelle Renderpipeline wird von dem Benutzer soweit wie möglich versteckt. Zu beachten ist dass die Pipeline von der Senke zur Quelle getriggert wird, falls jedoch in einem vorherigen Modul eine Eingabedatenänderung vorgenommen wird, muss für eine aktuelle Darstellung das jeweilige Modul manuell mittels Update getriggert werden.

$\begin{bmatrix} \text{ \textbf{Quelle} } \\ \text{Datenbasis f\$

Dieser Teil der Pipeline bearbeitet und repräsentiert die Eingabedaten. In unserem Fall repräsentieren wir den Oktaeder aus Punkten, Flächen zwischen den Punkten und Farbangaben für jeden Punkt. In den VTK Tcl Bindings sieht das wie folgt aus:

#holds all points
vtkPoints points

points SetNumberOfPoints 6

#insert all points
points InsertPoint 0 1.0 0.0 0.0
#[...]
points InsertPoint 5 0.0 0.0 -1.0

#holds all faces
vtkCellArray polys

polys InsertNextCell 3
   polys InsertCellPoint 0
   polys InsertCellPoint 3
   polys InsertCellPoint 4
#[...]
polys InsertNextCell 3
   polys InsertCellPoint 2
   polys InsertCellPoint 0
   polys InsertCellPoint 5

#set color to i for each face
vtkFloatArray vertexScalars
   for { set i 0 } { $i < 6 } { incr i } {
vertexScalars InsertTuple1 $i $i
}

$\begin{bmatrix} \text{ \textbf{Quelle} } \\ \text{Datenbasis f\$

In unserem Fall besteht der Filter daraus dass alle Eingabedaten (Punkte, Flächen, …) zusammengesetzt werden müssen.

vtkPolyData octahedron
   octahedron SetPoints points
   octahedron SetPolys polys
   [octahedron GetPointData] SetScalars vertexScalars

$\begin{bmatrix} \text{ \textbf{Filter} } \\ \text{Daten- und Datenstrommodifikation} \end{bmatrix} \rightarrow\begin{bmatrix} \text{ \textbf{Mapper} } \\ \text{Erzeugen der Grafikobjekte} \end{bmatrix}$

Im Mapper wird die eigentlich Repräsentation erzeugt, in unserem Fall ist nurnoch eine Bereichsangabe für die Skalare notwendig.

vtkPolyDataMapper octahedronMapper
   octahedronMapper SetInput octahedron
   octahedronMapper SetScalarRange 0 7

$\begin{bmatrix} \text{ \textbf{Mapper} } \\ \text{Erzeugen der Grafikobjekte} \end{bmatrix} \rightarrow \begin{bmatrix} \text{ \textbf{Actor} } \\ \text{Repr\$

Im Actor werden die Parameter der Datenrepräsentation spezifiziert, meist sind das klassische Computergraphikparameter wie Beleuchtung, Transparenz, …

vtkActor octahedronActor
   octahedronActor SetMapper octahedronMapper

$\begin{bmatrix} \text{ \textbf{Actor} } \\ \text{Repraesentationsparameter} \end{bmatrix} \rightarrow \begin{bmatrix} \text{ \textbf{Renderer \&Fenster} } \\ \text{Zeigt alle Actoren an} \end{bmatrix}$

In diesem Teil werden alle Actors einen Renderer zugewiesen und über ein Fenster gezeichnet.

vtkRenderer ren1 
   ren1 AddActor octahedronActor
   ren1 SetBackground 0.1 0.2 0.4

vtkRenderWindow renWin
   renWin AddRenderer ren1
   renWin SetSize 300 300

vtkRenderWindowInteractor iren
   iren SetRenderWindow renWin

vtkInteractorStyleTrackballCamera style
   iren SetInteractorStyle style

iren AddObserver UserEvent {wm deiconify .vtkInteract}

iren Initialize

wm withdraw .

Die Interaktionskomponenten die noch initialisiert werden sind nicht direkt Teil der Pipeline sondern nebenläufige Module.

Die komplette VTK Pipeline sieht am Ende wie folgt aus:

$\begin{bmatrix} \text{ \textbf{Quelle} } \end{bmatrix} \rightarrow \begin{bmatrix} \text{ \textbf{Filter} } \end{bmatrix} \rightarrow \begin{bmatrix} \text{ \textbf{Mapper} } \end{bmatrix} \rightarrow \begin{bmatrix} \text{ \textbf{Actor} } \end{bmatrix} \rightarrow \begin{bmatrix} \text{ \textbf{Renderer \& Fenster} } \end{bmatrix}$