第04章-VTK基础（2）

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，第二种方法是通过绑定特定的事件定制自己的交互类。如果是使用解释性语言的话，还可以在程序运行时输入命令与之交互。可以参考本章“拾取”（Picking）一节，了解如何从屏幕上选择数据。（注意：开发人员也可以选择窗口系统接口，详细内容请参考第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，而且也提供了重载缺省动作的方法。通过这个类可以控制渲染场景的相机和Actor，包括两种交互风格：位置敏感型（position sensitive，即joystick模式）和动作敏感型（motionsensitive，即trackball模式）。（后面的章节会详细介绍交互风格方面的内容。）

vtkRenderWindowInterator可以响应以下的渲染窗口事件。（一个渲染窗口可以关联多个渲染器，其中渲染器绘制在渲染窗口的视口里，交互器支持一个渲染窗口拥有多个渲染器。）

• 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，只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可以实现相机镜头的拉伸(Pan)；对象模式下中键可以平移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：如果是两键鼠标，镜头的拉伸/对象的平移操作可以用按键<shift>+鼠标左键完成。）
• 鼠标右键—— 相机模式下可以实现相机镜头的拉伸(Zoom)；对象模式下可以实现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—— 激活或关闭渲染窗口的立体模式(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，而且会以该点为旋转中心。
• 按键p—— 执行拾取（pick）操作。渲染窗口交互器内部有一个vtkPropPicker实例，可实现拾取功能。详细内容参考本章“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使所有的对象都可见。
• 按键s—— 改变所有actor的显示形式为表面模型。
• 按键u—— 调用用户自定义方法。（在Tcl/Tk脚本程序下）通常会弹出交互窗口，可以输入命令进行交互。
• 按键w—— 改变所有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，只要鼠标按下就可以持续控制相机或actor以及渲染器。如果不喜欢这种缺省风格，你可以替换或者创建自己的交互风格。（参考第十八章了解有关编写交互风格的内容。）

vtkRenderWindowInteraction还有其他一些有用的特性。调用LightFollowCameraOn()方法(默认的行为)可以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，也可以调用LightFollowCameraOff()关闭该功能。响应“u”键的回调函数可以通过AddObserver(UserEvent)方法进行设置。也可以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)定义的是拾取完成后调用的方法。（详细内容可参考第三章“用户事件、观察者及命令模式”一节。）同样，你也可以实例化一个vtkAbstractPicker子类的对象，通过vtkRenderWindowInteractor里的方法SetPicker()设置拾取类型。（参考本章“拾取”一节。）

针对某一个Prop如果你想在交互速度与渲染质量方面取得平衡，可以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。）参考本章的“Level-Of-DetailActors”，“vtkLODProp3D”以及第七章“体绘制”方面的内容，了解更多的关于Prop以及与之相关联的mapper是如何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的使用方法，现摘要如下：

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

交互风格Interactor Styles

VTK有两种不同的方法可以控制交互风格。第一种是使用vtkInteractorStyle的子类，可以是VTK自带的或者是你自行编写的类。第二种是添加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是另外一种与渲染场景中的数据进行交互的更加复杂的方式，可以参考本章的“3D Widget”一节了解更多的信息。）

vtkInteractorStyle. 类vtkRenderWindowInteractor可以支持不同的交互风格。交互时键入“t”或者“j”可以在trackball和joystick两种交互模式之间切换（见前面的内容）。vtkRenderWindowInteractor可以将特定的窗口系统事件（如鼠标按下，鼠标移动，键盘事件等）转换成MouseMoveEvent, StartEvent等VTK事件。（参考第三章“用户事件、观察者及命令模式”一节。）不同的交互风格可以监听特定的事件，然后执行与之相关联的动作。通过vtkRenderWindowInteractor::SetInteractorStyle()方法可以设置不同的交互风格，比如：

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口系统相关的交互器实例，例如， 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。

添加vtkRenderWindowInteractorObservers. 虽然VTK里已经有大量的交互风格可供使用，但你也可根据应用程序的需要自行定制其他的交互风格。C++里做法一般是从vtkInteractorStyle派生出子类（参考第十八章“vtkRenderWindowInteraction Style”的内容），但对于解释性语言（如Tcl, Python或Java）来说，这样做就比较困难。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（参考第三章“用户事件、观察者及命令模式”一节）。这种绑定适用于VTK支持的任何语言，包括C++,Tcl, Python和Java，VTK/Examples/GUI/Tcl/CustomInteraction.tcl这个Tcl例子看到这种用法。下面的代码就是从这个例子摘抄出来的，看看这种绑定是如何进行的。

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
    }
…
}

这个例子关键的一步是调用SetInteractorStyle(“”)方法关闭缺省的交互风格，然后加入关联适当的Tcl过程的Observer来监听特定的事件。

这个例子是一个简单的介绍如何加入事件绑定的Tcl脚本程序，如果你想使用Tcl/Tk创建完整的包含用户图形界面的应用程序，可以使用类vtkTkRenderWidget，详细内容请参考第十八章。