基于VTK的CAE/CAD软件高性能渲染技术方案

前言

在使用VTK作为CAE/CAD软件的渲染引擎时，VTK本身基本没有对渲染性能进行优化处理，这就需要开发者针对性能需求进行方案和代码层面的设计。

笔者在已有的CAE软件开发经验的基础上，基本理解了软件所涵盖的所有渲染功能需求，并结合已了解的渲染方案，总结性的设计一个基于VTK的高性能的渲染库，用以支持在结构力学，动力学，流体力学，电磁场四个方向的CAE软件渲染模块。

关键需求介绍

一、几何模型渲染

在使用OCC几何内核作为几何内核和场景下，几何模型一般可分为四个类型，点，线，独立面，带状面。

二、网格模型渲染

网格模型来自网格算法对几何模型的剖分结果，相对与几何模型渲染而言，网格模型对渲染资源的开销巨大的，所以好的网格算法库需要对渲染库有友好的性能支持，其中须包含对网格模型渲染资源的有效管理，比如支持对网格的轻量化渲染计算。

在轻量化渲染计算这一需求中，其中具体实现方法可参考文章三维网格模型离散及轻量化处理技术_轻量化网格姿态应用到哪些领域-优快云博客

三、高效的VTK图形资源整理

在将几何模型或者网格模型的几何信息和拓扑信息整理为VTK的vtkPolyData资源时，为了降低资源整理过程对实时图形交互的影响，需要充分利用CPU的并行资源，使用多线方式构建图形资源。

四、动态遮挡裁剪

在渲染大规模模型场景时，遮挡裁剪技术可以大幅减少对渲染资源的消耗。这一需求的的实现方法可参考文章 大规模场景遮挡剔除方案-优快云博客<