MotionBlur 演示简单运动模糊

一：主要的知识点

1、说明

本文只是教程内容的一小段，因博客字数限制，故进行拆分。主教程链接：vtk教程------逐行解析官网所有Python示例-CSDN博客

2、知识点纪要

本段代码主要涉及的有①vtkRenderStepsPass的使用

二：代码及注释

import vtkmodules.vtkRenderingOpenGL2
import vtkmodules.vtkInteractionStyle
from vtkmodules.vtkCommonColor import vtkNamedColors
from vtkmodules.vtkRenderingCore import vtkRenderer, vtkRenderWindow, vtkRenderWindowInteractor, vtkPolyDataMapper, vtkActor
from vtkmodules.vtkIOPLY import vtkPLYReader
from vtkmodules.vtkRenderingOpenGL2 import vtkRenderStepsPass, vtkSimpleMotionBlurPass


def main():
    fileName = "Data/Armadillo.ply"

    colors = vtkNamedColors()
    colors.SetColor('A1Diff', [255, 204, 77, 255])
    colors.SetColor('A2Amb', [51, 51, 255, 255])
    colors.SetColor('A2Diff', [51, 255, 204, 255])
    colors.SetColor('A3Amb', [128, 166, 255, 255])
    colors.SetColor('Bkg', [77, 102, 153, 255])

    renderer = vtkRenderer()
    renderer.SetBackground(colors.GetColor3d("Bkg"))

    renderWindow = vtkRenderWindow()
    renderWindow.SetSize(500, 500)
    renderWindow.SetWindowName('MotionBlur')

    renderWindow.AddRenderer(renderer)
    iren = vtkRenderWindowInteractor()
    iren.SetRenderWindow(renderWindow)

    reader = vtkPLYReader()
    reader.SetFileName(fileName)
    reader.Update()

    mapper = vtkPolyDataMapper()
    mapper.SetInputConnection(reader.GetOutputPort())

    # 创建3个模型
    actor = vtkActor()
    actor.SetMapper(mapper)
    actor.GetProperty().SetAmbientColor(colors.GetColor3d('Red'))
    actor.GetProperty().SetDiffuseColor(colors.GetColor3d('A1Diff'))
    actor.GetProperty().SetSpecular(0.0)
    actor.GetProperty().SetDiffuse(0.5)
    actor.GetProperty().SetAmbient(0.3)
    actor.SetPosition(-0.1, 0.0, -0.1)
    renderer.AddActor(actor)

    actor = vtkActor()
    actor.SetMapper(mapper)
    actor.GetProperty().SetAmbientColor(colors.GetColor3d('A2Amb'))
    actor.GetProperty().SetDiffuseColor(colors.GetColor3d('A2Diff'))
    actor.GetProperty().SetSpecularColor(colors.GetColor3d('Black'))
    actor.GetProperty().SetSpecular(0.2)
    actor.GetProperty().SetDiffuse(0.9)
    actor.GetProperty().SetAmbient(0.1)
    actor.GetProperty().SetSpecularPower(10.0)
    renderer.AddActor(actor)

    actor = vtkActor()
    actor.SetMapper(mapper)
    actor.GetProperty().SetDiffuseColor(colors.GetColor3d('A3Amb'))
    actor.GetProperty().SetSpecularColor(colors.GetColor3d('White'))
    actor.GetProperty().SetSpecular(0.7)
    actor.GetProperty().SetDiffuse(0.4)
    actor.GetProperty().SetSpecularPower(60.0)
    actor.SetPosition(0.1, 0.0, 0.1)
    renderer.AddActor(actor)

    """
    SetMultiSamples(0)  禁用多重采样抗锯齿
    SetMultiSamples 设置为大于1的值时（例如 4 或 8），
    图形卡会为每个像素在多个位置采样颜色和深度信息，然后将这些样本混合起来，
    从而产生平滑的边缘。
    """
    renderWindow.SetMultiSamples(0)

    """
    vtkRenderStepsPass 属于VTK的渲染管线的高级部分，它是一个渲染步骤通道(Render Pass)类，用于调试和分阶段执行渲染过程
    在现代VTK中(尤其是8.X以后的版本)，渲染过程被模块化为一系列 渲染步骤，比如
    绘制几何体（geometry pass）
    绘制阴影（shadow pass）
    绘制透明度（translucent pass）
    绘制体数据（volume pass）
    绘制后期处理（post-processing pass）
    这些步骤可以由一个"Pass管线"按顺序执行
    
    其主要作用是：封装并依次执行 VTK 的标准渲染步骤，用于调试或自定义渲染流程
    vtkRenderStepPass 内部通常会依次执行以下pass
     顺序  渲染阶段（Pass）            说明              
     1   vtkSequencePass     渲染步骤序列管理器（内部容器） 
     2   vtkLightsPass       设置光照            
     3   vtkCameraPass       应用相机变换          
     4   vtkOpaquePass       绘制不透明物体        
     5   vtkTranslucentPass  绘制透明物体          
     6   vtkVolumetricPass   绘制体渲染对象（volume） 
     7   vtkOverlayPass      绘制叠加层（文本、UI）   
    """
    basicPasses = vtkRenderStepsPass()

    """
    vtkSimpleMotionBlurPass 是一个 图像后期处理（post-processing）渲染 pass,用于在渲染结果中实现运动模糊(Motion Blur)效果
    它在渲染完成后，对场景的多帧进行时间平均，从而模拟 相机快门导致的运动模糊效果
    工作原理："渲染多帧场景 → 累积图像 → 平均 → 产生模糊感"
    
    渲染结构的关系：
    vtkSimpleMotionBlurPass并不自己绘制几何体，它是一个"包裹"pass,必须包裹一个基础渲染pass。
    例如：
    vtkCameraPass
    └── vtkSimpleMotionBlurPass
        └── vtkRenderStepsPass
    整个链条会按层次执行：
    vtkRenderStepsPass → 绘制正常场景
    vtkSimpleMotionBlurPass → 对渲染结果做累积与平均
    vtkCameraPass → 管理相机和最终合成
    """
    motion = vtkSimpleMotionBlurPass()
    """
    SetDelegatePass 指定内部真正负责绘制场景的渲染pass
    vtkSimpleMotionBlurPass的其余方法：
    SetNumberOfFrames(number)：设置渲染并累积的帧数（数值越大，模糊越平滑，但性能越低）
    GetNumberOfFrames()：获取帧数
    Render()：执行渲染与混合操作
    ReleaseGraphicsResources()：释放显存和缓冲区资源
    """
    motion.SetDelegatePass(basicPasses)

    """
    SetPass:
    vtk中，渲染器(vtkRenderer)有两种工作模式：
    1、默认渲染模式， 使用VTK内部默认流程，绘制几何体、光照、透明、叠加层等
    2、自定义Render Pass模式  通过 renderer.SetPass() 手动设置一条自定义渲染管线，由你控制渲染的每个步骤
    当调用 renderer.SetPass(some_pass) 时， 就告诉 VTK："别用你默认的渲染方式，用我指定的渲染 pass 管线来绘制场景。"
    """
    renderer.SetPass(motion)

    numRenders = 30

    renderer.GetActiveCamera().SetPosition(0, 0, -1)
    renderer.GetActiveCamera().SetFocalPoint(0, 0, 0)
    renderer.GetActiveCamera().SetViewUp(0, 1, 0)
    renderer.ResetCamera()
    renderer.GetActiveCamera().Azimuth(15.0)
    renderer.GetActiveCamera().Zoom(1.2)

    renderWindow.Render()

    for i in range(0, numRenders):
        renderer.GetActiveCamera().Azimuth(10.0 / numRenders)
        renderer.GetActiveCamera().Elevation(10.0 / numRenders)
        renderWindow.Render()

    iren.Start()

if __name__ == '__main__':
    main()