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>