VTK XML 文件格式

     文件来源： http://www.vtk.org/VTK/img/file-formats.pdf

        vtk 提供 xml 数据格式， 比前述数据格式复杂，故也支持更多特征，主要是方便流管理和并行i/o，也有些特征，比如支持文件压缩，二进制解码，任意访问点，big/little 字节顺序，数据分块，支持非vtk扩展名等。xml不仅提供上述特征，也提供针对具体应用问题的特征标签支持。

        vtk xml 数据文件包括两类：并行格式 和串行格式。

        xml格式包括两类： 结构化，非结构化。

        结构化格式，即数据集是单元的拓扑规则排序，比如图像的像素，体素，结构网格中使用的四面体，六面体。vtk中结构化数据集类型包括： vtkImageData, vtkRectilinearGrid, vtkStructuredGrid

非结构化格式：数据集不能由单元规则拓扑表示。数据集子块用pieces描述。包括：vtkPolydata, vtkUnstructuredGrid

        常见数据类型和文件类型：

ImageData(.vti) -> vtkImageData(结构化）

PolyData(.vtp) ->  vtkPolyData（非结构化）

RectilinearGrid(.vtr) -> vtkRectilinearGrid（结构化）

StructuredGrid(.vts) -> vtkStructuredGrid（结构化）

UnstructuredGrid(.vtu)-> vtkUnstructuredGrid（非结构化）

上述类型加P- 前缀，即对应类型的并行类型。

      所有 vtk xml 文件都是合法的xml文件， 形式如下；

      <VTKFile type="UnstructuredGrid" version="0.1" byte_order="LittleEndian">

       ...

      </VTKFile>

     其中， type 表示该文件类型； version表示文件版本号（major.minor)；byte_order表示字节码存储顺序（bigendian,littleendian), compressor, 有些数据支持压缩。

   

     串行xml文件格式：

     上述vtkfile之间嵌套的内容，称为数据集单元，为上述五类数据类型之一。每个数据集单元又包含若干piece单元。每个piece描述自己的几何属性（节点，单元），不同数据集类型的几何属性不同，但是任何数据集类型的piece都包含 pointdata 和 celldata，用来指明该piece中的节点和单元。

    举例1: 结构化网格， 其中节点由points单元显示描述，单元由内容隐式描述。

    <VTKFile type="StructuredGrid" ...>

<StructuredGrid WholeExtent =" x1 x2 y1 y2 z1 z2">

<Piece Extent = "x1 x2 y1 y2 z1 z2">

<PointData> ... </PointData>

<CellData> ... </CellData>

<Points> ... </Points>

                 </Piece>

       </StructuredGrid>

</VTKFile>

  举例2: 非结构化网格， 各piece的节点，单元都需要显示表示。

<VTKFile type="UnstructuredGrid" ...>

      <UnstructuredGrid>

  <Piece NumberOfPoints=# NumberOfCells=#>

<PointData> ... </PointData>

<CellData> ... </CellData>

<Points> .... </Points>

               <Cells> ... </Cells>

</Piece>

  </UnstructuredGrid>

</VTKFile>

数据集合（的属性值）由其节点，单元表示，如下

<PointData Scalars ="Pressure" Vectors="Velocity">

<DataArray Name="Velocity" Type=#  Format=$> ... </DataArray>

         <DataArray Name="Pressure" Type=# Format=$> ... </DataArray>

</PointData>

vtk允许使用任意数目的 DataArray 来描述与之关联数据集的节点，单元。 DataArray 的名称包括：

    Scalars, Vectors, Normals, Tensors, TCoords

vtk也允许安如下方式定义／描述数据集的节点，单元：

points, 显式定义各个节点的坐标。 

<Points>

<DataArray NumberOfComponents = "3" ...>

....

</DataArray>

</Points>

coordinates，显式定义坐标，并为每个方向的坐标值给出一个DataArray
 

<Coordinates>

<DataArray .. x_coordinate>

<DataArray .. y_coordinate>

<DataArray .. z_coordinate>

</Coordinates>

verts, lines, strips, ploys: 显式定义个节点的连接关系，单元类型也可由此连接关系隐式推导了。此类描述需要两个DataArray。第一个定义节点连接关系，所有cell里面的节点全部连接起来，第二个DataArray用来定义两个cell之间的offset（偏量）

<Verts>

<DataArray type="Int32" Name="connectivity" ..>

<DataArray type="Int32" Name="offsets" ...>

</Verts>

cells, 显式定义节点连接和单元类型。包括三个DataArray。第一个定义节点连接关系，包含所有节点；第二个定义cell之间的偏量，第三个定义每个cell的类型。

<Cells>

<DataArray type="Int32" Name="connectivity" ... >

<DataArray type="Int32" Name="offsets" ...>

<DataArray type="UInt8" Name="types" ..>

</Cells>

上述所有由DataArray定义的数据，几何，其中具体内容如下：

<DataArray type="Float32" Name="vectors" NumberOfComponents="3" format="appended" Offset="0" >

<DataArray type="Float32" Name="scalars" format="binary">

<DataArray type="Int32" Name="offsets" format="ascii" >

各属性值如下：

type, array中元素的数据类型, 如 Int8, UInt8, Int16, UInt16, Int32 .. Float32, Float64

name, array的名称

format, 数据存储格式，如 ascii binary appended

offset, 当format=appened, offset值就是追加数据距上一次数据尾巴的偏量

 

最后举例cfd后处理vtk数据格式：

  1 <?xml version="1.0"?>

  2 <VTKFile type="UnstructuredGrid"version="0.1"byte_order="LittleEndi   an">

  3 <UnstructuredGrid>

  4  <PieceNumberOfPoints="3"NumberOfCells="1">

  5   <PointDataScalars="Pressure"Vectors="Velocity">

  6         <DataArray type="Float32"Name="Pressures"NumberOfComponents    ="3"format="ascii">

 10         </DataArray>

 11 

 12         <DataArray type="Float32"Name="Density"format="ascii">

 13                 ...

 14         </DataArray>

 15         

 16         <DataArray type="Float32"Name="Velocity"NumberOfComponents=   "2" format="ascii">

 17                 ...

 18         </DataArray>

 19    

 20    </PointData>

 21    

 22    <Points>

 23       <DataArraytype="Float32"NumberOfComponents="3"format="ascii"   >             

 24               0.01 0.01 0.02

 25    </Point>

 26    

 27    <Cells>

 28         <DataArray type="Int32"Name="connectivity"NumberOfComponent    s="1"format="ascii">

 29         0 1 2

 30         </DataArray>

 31         

 32         <DataArray type="Int32"Name="offsets"NumberOfComponents="1"    format="ascii">

 33         3

 34         </DataArray>

35         

 36         <DataArray type="Int32"Name="types"NumberOfComponents="1"f    ormat="ascii">

 37         5

 38         </DataArray>

 39    </Cells>

 40 

 41 <!--<CellData Scalars="Material">

 42         <DataArray type="Int32" Name="Material" NumberOfComponents="1   " format="ascii">

 43         1

 44         </DataArray>

 45 </CellData>

 46 -->

 47 </Piece>

 48 </UnstructuredGrid>

 49 </VTKFile>