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vtkDepthSortPolyData 根据相机视图方向对多边形数据进行排序

article 2025/3/13 3:38:24

1. 作用

在 3D 渲染中，透明对象的渲染顺序非常重要。如果透明对象的渲染顺序不正确，可能会导致错误的视觉效果（例如，远处的透明对象遮挡了近处的透明对象）。vtkDepthSortPolyData 通过对多边形数据进行深度排序，确保透明对象按照正确的顺序渲染。

主要功能

对 vtkPolyData 中的多边形（cells）进行深度排序。
支持按相机视角（camera view）或指定方向（direction）进行排序。
适用于透明渲染（translucent rendering）的场景。

2. 使用场景

透明渲染：当场景中有多个透明对象时，使用 vtkDepthSortPolyData 可以确保它们按照正确的顺序渲染。
复杂几何体：对于复杂的几何体，手动调整渲染顺序可能非常困难，vtkDepthSortPolyData 可以自动完成排序。
动态场景：在动态场景中，相机或物体的位置可能不断变化，vtkDepthSortPolyData 可以根据当前视角动态调整排序。

3. 使用方法

以下是 vtkDepthSortPolyData 的基本使用步骤：

步骤 1：创建输入数据

首先，需要一个 vtkPolyData 作为输入数据。例如，可以使用 vtkSphereSource 生成一个球体。

sphere = vtk.vtkSphereSource()
sphere.SetRadius(1.0)
sphere.SetThetaResolution(50)
sphere.SetPhiResolution(50)
sphere.Update()

步骤 2：创建 `vtkDepthSortPolyData` 过滤器

将输入数据连接到 vtkDepthSortPolyData。

depthSort = vtk.vtkDepthSortPolyData()
depthSort.SetInputConnection(sphere.GetOutputPort())

步骤 3：设置排序方向

可以指定排序方向，或者使用相机视角进行排序。

使用相机视角：

depthSort.SetDirectionToBackToFront()  # 从后到前排序
depthSort.SetCamera(camera)  # 传入相机对象

指定方向：

depthSort.SetVector(0, 0, 1)  # 沿 Z 轴方向排序
depthSort.SetDirectionToSpecifiedVector()  # 使用指定方向

步骤 4：执行排序

调用 Update() 方法执行排序。

depthSort.Update()

步骤 5：使用排序后的数据

将排序后的数据传递给 vtkPolyDataMapper 进行渲染。

mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()
mapper.SetInputConnection(depthSort.GetOutputPort())

actor = vtk.vtkActor()
actor.SetMapper(mapper)

4. 完整代码示例

按 Z 值排序

大球在前；

以下是一个完整的示例，展示如何使用 vtkDepthSortPolyData 对球体进行深度排序并渲染：

import vtk
import sys

if len(sys.argv) != 5:
    print(f"Usage: {sys.argv[0]} DepthSortFlag ThetaResolution PhiResolution ScalarVisibilityFlag")
    print("Example: 1 100 100 0")
    #sys.exit(1)
    sys.argv = [1 ,100 ,50, 30,1]


do_depth_sort = 1###int(sys.argv[1]) == 1
theta = int(sys.argv[2])
phi = int(sys.argv[3])
scalar_visibility = int(sys.argv[4]) == 1

colors = vtk.vtkNamedColors()

append_data = vtk.vtkAppendPolyData()

for i in range(5):
    sphere_source = vtk.vtkSphereSource()
    sphere_source.SetThetaResolution(theta)
    sphere_source.SetPhiResolution(phi)
    sphere_source.SetRadius(0.5)

    if i == 0:
        #sphere_source.SetRadius(1)
        sphere_source.SetCenter(0, 0, 0)
    elif i == 1:
        sphere_source.SetCenter(1, 0, -1)
        sphere_source.SetRadius(0.5)
    elif i == 2:
        sphere_source.SetCenter(-1, 0, -2)
        sphere_source.SetRadius(0.6)
    elif i == 3:
        sphere_source.SetCenter(0, 1, -3)
        sphere_source.SetRadius(0.7)
    elif i == 4:
        sphere_source.SetCenter(0, -1, -4)
        sphere_source.SetRadius(0.8)

    sphere_source.Update()
    append_data.AddInputConnection(sphere_source.GetOutputPort())

camera = vtk.vtkCamera()
depth_sort = vtk.vtkDepthSortPolyData()

depth_sort.SetInputConnection(append_data.GetOutputPort())
#depth_sort.SetDirectionToBackToFront()
depth_sort.SetVector(0, 0, 1)   ########### set z value
depth_sort.SetDirectionToSpecifiedVector()
depth_sort.SetCamera(camera)
depth_sort.SortScalarsOn()
depth_sort.Update()

mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()

if do_depth_sort:
    mapper.SetInputConnection(depth_sort.GetOutputPort())
else:
    mapper.SetInputConnection(append_data.GetOutputPort())

mapper.SetScalarVisibility(scalar_visibility)
if scalar_visibility:
    mapper.SetScalarRange(0, depth_sort.GetOutput().GetNumberOfCells())

actor = vtk.vtkActor()
actor.SetMapper(mapper)
actor.GetProperty().SetOpacity(0.5)
actor.GetProperty().SetColor(colors.GetColor3d("Crimson"))
actor.RotateX(-72)

depth_sort.SetProp3D(actor)

renderer = vtk.vtkRenderer()
renderer.SetActiveCamera(camera)
render_window = vtk.vtkRenderWindow()
render_window.AddRenderer(renderer)
render_window.SetWindowName("DepthSortPolyData")

render_window_interactor = vtk.vtkRenderWindowInteractor()
render_window_interactor.SetRenderWindow(render_window)

renderer.AddActor(actor)
renderer.SetBackground(colors.GetColor3d("SlateGray"))
render_window.SetSize(600, 400)

renderer.ResetCamera()
renderer.GetActiveCamera().Zoom(2.2)

render_window_interactor.Initialize()
render_window.Render()
render_window_interactor.Start()