HOOPS Envision 是由 Tech Soft 3D 提供的一款软件开发工具包 (SDK)，用于计算机辅助工程 (CAE) 数据处理、分析、可视化等众多领域。在研究处理 CAE 3D 数据与可视化的软件时，您很可能会遇到 VTK 和 ParaView，它们常常被一起提及。与 HOOPS Envision 相比，VTK 提供了一个通用的、开源的 SDK，面向广泛市场的 3D 应用开发，而 ParaView 则是一个基于此平台开发的终端用户产品。

在本文中，我们将阐述 HOOPS Envision 与 VTK 和 ParaView 的对比情况，来帮助您了解哪一款产品可能适合您。将回答以下问题：

• 什么是 VTK 和 ParaView？
• 谁在使用 VTK，它的主要特性是什么？
• 什么是 HOOPS Envision，它的主要特性是什么？
• HOOPS Envision 和 VTK 在成本、开发体验和功能方面如何比较？

HOOPS Envision、VTK 和 ParaView 概览

什么是 VTK 和 ParaView？

VTK 和 ParaView 是两个独立的开源产品，服务于不同的受众，其中 VTK 作为一个开发工具包，而 ParaView 作为一个终端用户产品。

“VTK”代表可视化工具包（Visualization Toolkit），这个名称有助于理解其功能。这是一款用于 3D 计算机图形、建模、图像处理、体渲染等的开源软件，它专长于科学数据（包括 CAE）的处理和显示，这一专注使其在学术工作环境中某种程度上成为了 3D 领域的行业标准。

VTK 对那些希望开发自己产品但预算有限的初创公司和个人很有吸引力，这些团队有独特的想法，但需要一个用户友好的界面以及现代数据处理/可视化产品用户所期望的所有核心功能。

开发者通常不会从头开始创建所有这些功能，而是寻找软件开发工具包（SDK）或工具包，来支持他们独特的工作流程并加速开发。对于有学术背景的人来说，VTK 可能比较熟悉，而其开源分发模式因其较低的初期成本对所有人来说都非常有吸引力。

ParaView 是一款面向终端用户的开源科学可视化应用程序，ParaView 建立在 VTK 之上，两者在科学和工程界都很受欢迎，这种市场重叠和共享的历史是两者经常被一起讨论的原因之一。

与用于开发新软件的 VTK 不同，ParaView 是一个独立的应用程序，旨在用作专门处理科学数据的后处理可视化引擎。ParaView 背后的开发者 Kitware 公司提供根据用户的特定需求定制 ParaView 的服务，这可以采取多种形式。

本文中将直接比较 VTK 和 HOOPS Envision，同时偶尔澄清一些可能对开发者有用的关于 ParaView 的信息。ParaView 是一个终端用户产品，因此将其与 HOOPS Envision 直接比较是不合适且无益的，因为它们服务于不同的功能。

VTK 功能概览

VTK 由一个 C++ 库组成，并带有几个解释型接口层，包括 Java、Tcl/Tk 和 Python，它是一个通用的 3D 计算机图形工具包，可以构建以满足许多不同的需求。

过滤器

• VTK 通过一系列过滤器对数据进行处理，从而生成可被 VTK 图形系统读取的衍生数据。

图形系统

• 在底层图形库之上构建抽象层
• OpenGL，同时支持 WebGL 的实验性功能

专用于表示与物理学相关的现实世界问题的核心数据模型

• 这些尤其适用于医学成像和工程领域的工作

用于数据交互的 3D 小部件，并提供与 2D 小部件的接口

用于表格数据的 2D 绘图和图表。还包括：

• 用于交互式数据查询的拾取和选择功能
• 使用 Python 和 Matplotlib 可实现更高的灵活性

基于 MPI 的可扩展分布式内存并行处理

通过扩展名进行以下格式的数据导入：

• Stanford Exploration Project, Alembic, AVI, LIDAR, BMP, FLUENT, MotionFX, Computer Graphics Metafile, CONVERGE CFD, CGNS, LS-Dyna, Tabular, FLUENCE CFF, DICOM, Digital Elevation Map, Movie.BYU, IOSS, Chaco graph partitioning, VERAout-tools, h5 particle files, hdf generated from xRage, GE TRUCHAS, Radiance HDR, AVS, UCD Binary/ASCII, JPEG, LIDAR in LAS, Binary UTC, NETCDF. H.264 MP4, MRC, NetCDF UGRID, CAM NetCDF, NetCDF, UGRID NetCDF, MPAS NetCDF, SLAC, GAMBIT GAMBIT ASCII, NifTI-1&2, Nrrd, MNI, OggTheorya, OME TIFF, OMF, PIO, Stanford PLY, PNG, pnm, POP Ocean NETCDF, PostScript, SEG-Y, SLC, VTK Reader for STEP and IGES using OpenCASCADE MNI, Tagra, Tiff, OpenVDB, VPIC, MNI, GE Signa, XDMF

支持的硬件包括：

• Looking Glass
• VR 头显 - Oculus 和 VIVE
• AR 头显 - Hololens
• AR 显示器 - 通过与 ParaView 集成的 ZSpace

什么是 HOOPS Envision？

HOOPS Envision 是一个强大的 CAE 数据处理工具包，旨在成为您用于 CAE 数据导入、分析、可视化、报告和自动化的一站式 SDK。该 SDK 提供桌面版和云版本，它们的功能集几乎相同。

该工具包构建于 CAE 数据结构之上，这使得您构建的应用程序能够处理读取网格、节点及所有信息，识别 CAE 结果（标量、向量、张量）和结果映射，并了解仿真中使用的不同单元类型（梁、三角形、四边形、四面体、六面体等）。

HOOPS Envision 并非孤立存在，它可以与各种其他工具良好集成，以满足您的开发需求。HOOPS Envision 提供了通往我们另一个产品 HOOPS Exchange 的桥梁，这个强大的工具允许将 30 多种不同的 CAD 文件格式导入 HOOPS Envision，这在 CAE 预处理阶段通常很有用。

HOOPS 功能概览

有限元曲面和体积数据模型

• 网格（静态和自适应）
• 单元形状：点、线、三角形、四边形、四面体、六面体、金字塔、楔形和多面体
• 所有单元都提供线性版本和二次版本——多面体除外（仅线性）
• 结果：
  • 标量、向量和对称张量
  • 插值：逐节点、逐单元、逐单元-节点和逐单元-曲面
  • 位移（逐节点）
  • 刚体变换（逐部件）

有限元曲面和体积数据模型

• 几何模型：高效处理大量曲面细分部件
• 标记模型：注释、距离、测量等

数据导入

• HOOPS Access 集成：20 多种行业标准 CAE 格式：
  VTFx 和 VTF，VTU/VTMPVD VTK，STL，ABAQUS，ANSYS 2021R1，CGNS，EnSight 6 和 Gold Casefile 格式，LS-DYNA，FEMAP 10，FLUENT 版本 16.0，MSC.MARC，MSC.NASTRAN，NX/NASTRAN 12，IDEAS NX 系列 11，PTC/ Mechanica FEM。Tecplot，OpenFOAM，VTU/VTM/PVD，Altair/HyperMesh。
• HOOPS Exchange 桥接：30 多种行业标准 CAD 格式：
  3D PDF，3DS，3MF，ACIS，CATIA V4，CATIA V5，CATIA，V6 (3D XML)，Collada，DWF，DWG，DXF，FBX，glTF，I-DEAS，IFC，IGES，Inventor，JT，OBJ，Navisworks，NX，Parasolid，PRC，PTC Creo，Pro/E，Revit，Rhino，Siemens NX，Solid Edge，SOLIDWORKS，STEP，STEP，XML，STL，U3D，VDA-FS，VRML。
• 自定义读取器框架

数据提取

• 切割平面
• 等值面和等值体
• 历程图和长度图
• 粒子轨迹
• 瞬态、振型和粒子轨迹动画

可视化

• 多视图，包括任意数量的模型
• CAD 和 CAE 模型可以共存于同一视图中
• 为零件、结果和数据提取提供完整的可视化设置集
• Envision Web
  • 基于高度优化的渐进式 3D 对象流的 WebGL 客户端渲染，允许使用无 GPU 的服务器
  • 在有状态服务器上使用完整数据模型，构建交互式后处理应用程序
  • 在无状态服务器上使用常量数据模型，构建交互式查看应用程序

自动化

通过 Python 接口提供完整功能集，可用于在仿真仪表板（Web）或 HTML 报告中高效后处理和显示结果。

开发者体验：开源工具包与供应商提供工具包的对比

在比较 VTK 和 HOOPS Envision 时，理解这两种选择之间开发体验的巨大差异至关重要。虽然两者都提供了强大的功能集，但开源软件与商业级软件的性质将导致您的团队在应用程序创建过程中拥有截然不同的体验。

使用 VTK 开发

像许多开源软件一样，VTK 拥有一个专门的社区，为新老开发者提供资源。如前所述，VTK 在学术领域非常流行，您很可能会在这些圈子里找到有经验的开发者。

使用 HOOPS Envision 开发

工业级 SDK 的一个主要优势是它们能够提供的集成能力，特别是与同一供应商销售的产品集成。HOOPS Envision 可以与各种其他工具良好集成，以满足您的开发需求。与 HOOPS Exchange 的桥接允许将 30 多种不同的 CAD 文件格式导入 HOOPS Envision，这在 CAE 预处理阶段通常很有用。HOOPS Envision 也是 HOOPS 产品家族的一员，该家族涵盖了从文件数据访问、网格划分到求解的 CAE 工作流程的各个方面。

HOOPS Envision 重要的优势之一是在与 Tech Soft 3D 合作时获得的开发者对开发者的支持，这是一个由开发者创建、为开发者服务的工具包，所做的远不止是向您发送代码文件。

与 VTK 类似，HOOPS Envision 拥有强大的社区影响力。Tech Soft 论坛允许用户直接互动，请求和提供解决方案，并提供您通常在开源软件中看到的支持。

总结：如何选择？

在选择 HOOPS Envision 或 VTK 进行 CAE 可视化开发时，核心考量因素应围绕您的项目目标、资源和技术需求展开。

VTK 可能是合适的选择，如果：

• 您的项目预算有限，且初期成本是关键因素。
• 您的团队拥有较强的开源软件开发经验，尤其是在学术或科研领域。
• 您需要极度的定制化灵活性，并且有内部资源来处理维护和潜在的技术挑战。
• 您的应用场景广泛，不仅限于 CAE，还可能涉及医学成像或其他科学可视化领域。

使用 VTK 开发

• 您正在开发一个商业级的 CAE 应用程序，并需要确保产品的稳定性、性能和上市时间。
• 您希望获得专业、及时的开发商对开发商技术支持，以加速开发并降低项目风险。
• 您需要开箱即用的强大 CAE 数据模型和处理功能，以及对海量 CAD 和 CAE 格式的深度支持（通过 HOOPS Exchange 桥接）。
• 您重视长期的战略技术合作关系，希望与供应商共同规划产品路线图。

归根结底，VTK 提供了一个强大且经济高效的开源起点，而 HOOPS Envision 则提供了一个全面的、受支持的商业解决方案，旨在简化开发流程并助力您创建出顶级的 CAE 可视化应用程序。我们建议您仔细评估团队的技术能力、项目的时间表和长期商业目标，以便做出最符合您需求的明智决策。