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VTK开发笔记（五）：示例Cone2，熟悉观察者模式，在Qt窗口中详解复现对应的Demo

news 2025/9/9 7:36:54

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前言

Vtk的了解学习途径跟随代码中的示例，循序渐进。
本篇详细解析Cone2.exe，在Cone.exe基础上新增了观察者的概念，在Qt中复现一样的观察者。

Demo

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观察者模式

概述

观察者模式（Observer Pattern），允许一个对象（观察者）关注另一个对象（被观察者）的状态变化，并在事件发生时自动执行预定操作。观察者回调（Observer-Callback）是一种事件驱动的编程机制，用于处理 VTK 对象状态变化或特定事件的响应。

核心概念

事件（Event）VTK 对象在特定操作或状态变化时会触发事件，例如： 数据更新（如vtkCommand::ModifiedEvent）渲染完成（如vtkCommand::EndEvent）鼠标交互（如vtkCommand::LeftButtonPressEvent） 每个事件都有唯一的标识符（如枚举值或字符串）。
观察者（Observer）注册到 VTK 对象上，用于 “监听” 特定事件的对象。当被监听的事件触发时，观察者会执行关联的回调函数。回调函数（Callback）事件触发时实际执行的代码逻辑，通常是自定义函数或方法，用于响应事件（如更新 UI、处理数据、日志记录等）。

工作流程

步骤一：定义回调函数：实现处理事件的逻辑（需符合 VTK 的回调接口规范）。
步骤二：获取被观察者：确定需要监听的 VTK 对象（如vtkRenderer、vtkActor等）。
步骤三：注册观察者：将回调函数与特定事件绑定到被观察者上。
步骤四：事件触发与响应：当被观察者触发事件时，VTK 自动调用对应的回调函数。

简单示例

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观察者实现vtkCommand

vtkCommand是观察器/命令设计模式的实现。在这种设计模式中，可以“观察”vtkObject的任何实例，以了解它可能调用的任何事件。例如，vtkRenderer在开始渲染时调用StartEvent，在完成渲染时调用EndEvent。过滤器（vtkProcessObject的子类）在过滤器处理数据时调用StartEvent、ProgressEvent和EndEvent。事件的观察者是通过vtkObject中的AddObserver()方法添加的。AddObserver()除了需要一个事件id或名称外，还需要一个vtkCommand实例（或子类）。请注意，vtkCommand旨在被子类化，以便可以打包支持回调所需的信息。
事件处理可以按优先级列表进行组织，因此可以通过设置AbortFlag变量截断特定事件的处理。优先级是通过以下方式设定的AddObserver()方法。默认情况下，优先级为0，具有相同优先级的事件将按第一个处理顺序中的最后一个处理。事件的排序/中止对于像3D小部件这样的东西很重要，如果选择了小部件，它们会处理事件（然后中止对该事件的进一步处理）。否则。事件被传递以供进一步处理。
当vtkObject的实例调用事件时，它还会将可选的void指针传递给callData。这个callData在大多数时候都是空的。callData并不特定于某一类型的事件，而是特定于调用特定事件的vtkObject类型。例如， vtkCommand::PickEvent由vtkProp使用空指针调用，但由vtkInteractiorStyleImage使用指向 vtkInteractitorStyleImage对象本身的指针调用。
以下是可以使用非nullptr callData调用的事件列表：
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复现Demo

有一个很重要的点，这个示例代码是阻塞时的循环刷新，与Qt的基于消息的编程处理方式不一样，这是过程式的编程，我们复刻示例，保持一块Demo就一个函数，否则的话，可以使用Qt定时器来实现更新位置就可以了。

步骤一：创建圆锥体数据源

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步骤二：创建多边形映射器

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步骤三：创建演员类（类似osg模型结点）

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步骤四：创建渲染器

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步骤五：设置渲染器到渲染窗口

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步骤六：设置观察者回调函数

这里回调类，放在函数里面定义，方便归类demo
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步骤七：用Qt的方式实现不阻塞又是过程化旋转

为了看到更加清晰，我们设置过渡延迟一循环为1000ms：
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运行效果

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Demo源码

VTKWidget.cpp

void VTKWidget::test_demo4_createCone()
{// 步骤一：创建圆锥体数据源vtkSmartPointer<vtkConeSource> pConeSource =VTKManager::createConeSource(0, 0, 0, 10, 30, 10);// 步骤二：创建多边形映射器
#if 0vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper =VTKManager::createPolyDataMapper(pConeSource);
#elsevtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper =VTKManager::createPolyDataMapper(pConeSource->GetOutputPort());
#endif// 步骤三：创建演员vtkSmartPointer<vtkActor> pActor =VTKManager::createActor(pPolyDataMapper);// 步骤四：创建渲染器vtkSmartPointer<vtkRenderer> pRenderer =VTKManager::createRenderer(pActor, 0.1, 0.2, 0.4);// 步骤五：渲染器添加到QVTKWidget渲染_pQVTKWidget->GetRenderWindow()->AddRenderer(pRenderer);// 步骤六：设置观察者，触发回调函数，交互回调class vtkMyCallback : public vtkCommand{public:static vtkMyCallback *New() {return new vtkMyCallback;}void Execute(vtkObject *caller, unsigned long, void*) override{// 注意：这个类在函数里面定义，其函数内部无法直接->或者.来得到成员函数vtkRenderer *pRenderer = reinterpret_cast<vtkRenderer*>(caller);LOG << pRenderer->GetActiveCamera()->GetPosition()[0]<< pRenderer->GetActiveCamera()->GetPosition()[1]<< pRenderer->GetActiveCamera()->GetPosition()[2];}};vtkMyCallback *pVtkMyCallback = vtkMyCallback::New();pRenderer->AddObserver(vtkCommand::StartEvent, pVtkMyCallback);pVtkMyCallback->Delete();// 步骤七：过程循环的方式实现旋转QElapsedTimer elapsedTimer;for(int index = 0; index < 360; index++){LOG << index;if(!isVisible()){continue;}// 渲染一次_pQVTKWidget->GetRenderWindow()->Render();elapsedTimer.start();while(elapsedTimer.elapsed() < 100){qApp->processEvents();}if(!isVisible()){continue;}// 渲染器相机绕焦点旋转VTKManager::rotateAzimuth(pRenderer, 1);}
}

VTKManager.cpp

vtkSmartPointer<vtkConeSource> VTKManager::createConeSource(double x, double y, double z, double r, int h, int n)
{// 步骤一：智能指针定义vtkSmartPointer<vtkConeSource> pConeSource;// 步骤二：智能指针实例化pConeSource = vtkSmartPointer<vtkConeSource>::New();// 步骤三：设置中心坐标pConeSource->SetCenter(x, y, z);// 步骤三：设置半径pConeSource->SetRadius(r);// 步骤四：设置圆锥的高度pConeSource->SetHeight(h);// 步骤五：设置圆锥球体的经度分辨率，即横向的切片数量（横向/水平精细度）pConeSource->SetResolution(n);return pConeSource;
}
vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> VTKManager::createPolyDataMapper(vtkAlgorithmOutput *pAlgorithmOutput)
{// 步骤一：智能指针定义vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pPolyDataMapper;// 步骤二：智能指针实例化pPolyDataMapper = vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();// 步骤三：设置pPolyDataMapper->SetInputConnection(pAlgorithmOutput);return pPolyDataMapper;
}
vtkSmartPointer<vtkActor> VTKManager::createActor(vtkPolyDataMapper *pPolyDataMapper)
{// 步骤一：智能指针定义vtkSmartPointer<vtkActor> pActor;// 步骤二：智能指针实例化pActor = vtkSmartPointer<vtkActor>::New();// 步骤三：设置映射器pActor->SetMapper(pPolyDataMapper);return pActor;
}vtkSmartPointer<vtkRenderer> VTKManager::createRenderer(std::vector<vtkActor *> vectorPActor, double r, double g, double b)
{// 步骤一：智能指针定义vtkSmartPointer<vtkRenderer> pRenderer;// 步骤二：智能指针实例化pRenderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();// 步骤三：设置映射器for(int index = 0; index < vectorPActor.size(); index++){pRenderer->AddActor(vectorPActor.at(index));}// 步骤四：设置背景色pRenderer->SetBackground(r, g, b);return pRenderer;
}