XML形式のVTKの基本構成

xml形式のvtkファイルの基本構成は以下である．

<?xml version="1.0"?>
  <VTKFile type="ImageData">
   ***データセット要素 ImageData に関する記述***
  </VTKFile>

１行目は xml文書に共通であるXMLファイルであることの宣言文 である．２行目において VTKFile形式の文書 であることと， 取り扱うデータセット要素 を宣言している．XMLのversion数にはあまり拘る必要はなく，1.0で問題ない．ここではImageDataと呼ばれるデータセット要素を用いることを宣言している．VTKFile のタグ間は，以下に述べるデータセット要素のうち，いずれかを用いる．

VTKで取扱うことができる各種データセット要素

Paraview等の各種 レンダリングソフトウェア で 3D表示 するためには，数値計算等で得られたデータを 自己無矛盾なデータとして与える 必要がある．座標位置毎のデータ，データ同士の隣接・結合情報等の表現が必要となる．このように， 数値データと3Dレンダリングの橋渡しするデータ規格及び記述・処理用ライブラリ群がVTK である．VTKでは，以下に記す データセット要素 と呼ばれる データ構造 のうち，いずれかを用いることで3次元(2次元)データを表現する．

  • <ImageData> (.vti)

  • <RectilinearGrid> (.vtr)

  • <StructuredGrid> (.vts)

  • <PolyData> (.vtp)

  • <UnstructuredGrid> (.vtu)

ImageData

ImageDataはpixel数が定められた画像のように， 等間隔 ， 構造格子 の記述に用いることができる．ImageDataのアトリビュートに 最大・最小，原点，データ間隔を指定できる．PointDataは格子上のデータを指定する際に，CellDataは格子内のデータを指定する際に用いることができ，それぞれデータ点数が (Nx,Ny,Nz) と (Nx-1,Ny-1,Nz-1) の違いがある．

<ImageData WholeExtent="xMin xMax yMin yMax zMin zMax" Origin="x0 y0 z0" Spacing="dx dy dz">
   <Piece Extent="x1 x2 y1 y2 z1 z2">
     <PointData> Data </PointData>
     <CellData> Data </CellData>
   </Piece>
</ImageData>

RectilinearGrid

RectilinearGrid はSpacingやOriginを指定する必要がないが，PointDataタグ/CellDataタグとは別に Coordinateタグ を持ち， 各軸(e.g. x軸，y軸，z軸) を指定する．

<RectilinearGrid WholeExtent="xMin xMax yMin yMax zMin zMax">
   <Piece Extent="x1 x2 y1 y2 z1 z2">
     <PointData>  Data </PointData>
     <CellData>   Data </CellData>
     <Coordinate> Data </Coordinate>
   </Piece>
</ImageData>

Coordinateタグの例． ImageDataは等間隔直交構造格子の記述のみ であるが，RectilinearGridでは， 不等間隔格子や円柱・極座標の記述も可能 である． Coordinateタグによる各軸の指定は以下のようになる．

<Coordinates>
  <DataArray> x0 x1 x2 x3 ... </DataArray>
  <DataArray> y0 y1 y2 y3 ... </DataArray>
  <DataArray> z0 z1 z2 z3 ... </DataArray>
</Coordinates>

StructuredGrid

StructuredGrid は RectilinearGrid 同様に，構造格子上のデータを指定できる． RectilinearGrid では，データ点の座標位置を指定する際に Coordinateタグ を用いたが， StructuredGridはPointsタグを用いる .

<RectilinearGrid WholeExtent="xMin xMax yMin yMax zMin zMax">
   <Piece Extent="x1 x2 y1 y2 z1 z2">
     <PointData>  Data </PointData>
     <CellData>   Data </CellData>
     <Points>     Data </Points>
   </Piece>
</ImageData>

ここで，Pointsタグは次のような ( データ点が存在する空間の次元, データ点数 ) のデータ配列から構成される．

<Points>
  <DataArray NumberOfComponents="3">
    0.0 0.0 0.0
    1.0 0.0 0.0
    2.0 0.0 0.0
    0.0 1.0 0.0
    1.0 1.0 0.0
    ...
  </DataArray>
</Points>

データ量の観点から言えば，StructureGridは冗長なデータ点数が多い．同じ，等間隔直交構造格子上のデータを表現するのであれば， (ImageData) < (RectilinearGrid) < (StrucutredGrid) となる．