1. 作用

在 3D 渲染中，透明對象的渲染順序非常重要。如果透明對象的渲染順序不正確，可能會導致錯誤的視覺效果（例如，遠處的透明對象遮擋了近處的透明對象）。vtkDepthSortPolyData 通過對多邊形數據進行深度排序，確保透明對象按照正確的順序渲染。

主要功能

• 對 vtkPolyData 中的多邊形（cells）進行深度排序。

• 支持按相機視角（camera view）或指定方向（direction）進行排序。

• 適用于透明渲染（translucent rendering）的場景。

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2. 使用場景

• 透明渲染：當場景中有多個透明對象時，使用 vtkDepthSortPolyData 可以確保它們按照正確的順序渲染。

• 復雜幾何體：對于復雜的幾何體，手動調整渲染順序可能非常困難，vtkDepthSortPolyData 可以自動完成排序。

• 動態場景：在動態場景中，相機或物體的位置可能不斷變化，vtkDepthSortPolyData 可以根據當前視角動態調整排序。

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3. 使用方法

以下是 vtkDepthSortPolyData 的基本使用步驟：

步驟 1：創建輸入數據

首先，需要一個 vtkPolyData 作為輸入數據。例如，可以使用 vtkSphereSource 生成一個球體。

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

步驟 2：創建 vtkDepthSortPolyData 過濾器

將輸入數據連接到 vtkDepthSortPolyData。

?

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

步驟 3：設置排序方向

可以指定排序方向，或者使用相機視角進行排序。

• 使用相機視角：

  depthSort.SetDirectionToBackToFront()  # 從后到前排序
  depthSort.SetCamera(camera)  # 傳入相機對象

• 指定方向：

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

步驟 4：執行排序

調用 Update() 方法執行排序。

?

depthSort.Update()

步驟 5：使用排序后的數據

將排序后的數據傳遞給 vtkPolyDataMapper 進行渲染。

?

mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()
mapper.SetInputConnection(depthSort.GetOutputPort())actor = vtk.vtkActor()
actor.SetMapper(mapper)

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4. 完整代碼示例

按 Z 值排序

大球在前；

以下是一個完整的示例，展示如何使用 vtkDepthSortPolyData 對球體進行深度排序并渲染：

?

import vtk
import sysif 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]) == 1colors = 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()

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5. 關鍵參數

• SetDirectionToBackToFront()：從后到前排序（基于相機視角）。

• SetDirectionToFrontToBack()：從前到后排序（基于相機視角）。

• SetVector(x, y, z)：指定排序方向向量。

• SetCamera(camera)：設置相機，用于基于視角的排序。

• SetProp3D(prop)：設置 3D 對象，用于基于對象的排序。

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6. 注意事項

• 性能：深度排序會增加額外的計算開銷，尤其是在處理大規模數據時。

• 動態場景：如果相機或物體的位置發生變化，需要重新調用 Update() 方法更新排序。

• 透明度：只有在啟用透明度（SetOpacity）時，深度排序才有意義。

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7. 總結

vtkDepthSortPolyData 是一個非常有用的工具，用于解決透明渲染中的排序問題。通過深度排序，可以確保透明對象按照正確的順序渲染，從而避免視覺錯誤。在實際使用中，可以根據場景需求選擇基于相機視角或指定方向的排序方式。