この記事の目的
VTKの環境構築が非常に大変だった事から，なんでこんなもの使わなくてはいけないのかと思い，VTKについて調べた事を纏めた．
VTKの概要
3Dグラフィックスの可視化や画像処理などを行うためのオープンソースのソフトウェア．
Kitware社が中心となって開発を進めており，C++で書かれたライブラリとして提供されている．
研究活動から産業応用まで幅広い分野で利用されている．
VTKにできること，利用シーン
科学可視化: 流体解析や分子構造などのデータセットを3Dで可視化することができる
画像処理: 画像のフィルタリングやセグメンテーションなど，複雑な画像処理パイプラインを構築できる
インタラクティブな表示: ユーザーがマウスやキーボードを使って対話的にモデルを回転，拡大縮小できる
マルチプラットフォーム対応: Windows，macOS，Linuxなど主要なOSで同等の機能が利用できる
プログラミング言語バインディング: PythonやJavaなど複数の言語から呼び出すことが可能である
VTKにしかできないこと
VTK独自のパイプライン設計が強力で，巨大データセットでも分割して効率よくレンダリングできる．
並列分散処理を行うためのMPI連携が標準サポートされており，数千万〜数億単位の要素を持つデータでも高速に可視化できる．
最新のGPU機能を活用したボリュームレンダリングや，豊富な汎用フィルタ群が標準で揃っているため，追加のプラグインなしで多種多様な可視化手法を試すことができる．
VTKの強み
豊富な機能と拡張性: ゼロからグラフィックスAPIを扱うより手軽に高品質な可視化が実現できる
コミュニティの活発さ: 世界中の研究者や開発者が参加するMLやGitLabリポジトリがあり，新機能やバグ修正のペースが速い
Pythonとの親和性: Pythonバインディングにより，科学技術計算のエコシステム(PyTorch，NumPyなど)との連携が容易
オープンソース: 学習コストはかかるがソースコードが公開されているため，カスタマイズやデバッグが柔軟
VTKの弱み
習熟難易度が高い: マニュアルやチュートリアルは充実しているが，自由度の高さゆえ学習コスト高い
コンパイル時間が長い: 多機能なライブラリであり，ビルドに時間がかかる場合がある
依存関係が複雑: 画像処理や並列処理など追加モジュールを有効にすると，多数の外部ライブラリが必要
GUI構築のサポートは限定的: 画面上のウィジェット類など，UI部分はほかのフレームワークとの併用が前提になりがち
なぜVTKのビルドはうまく行かないのか
VTKは機能が多いぶん，オプションや依存ライブラリも多岐にわたる．
CMakeでプロジェクトを構成する際に，環境によって設定が食い違ったりバージョンの不一致が起こることがある．
また，GPUアクセラレーションやPythonバインディングなどビルド時に有効にするオプションが多く，設定を誤るとリンクエラーやコンパイルエラーが発生しやすい．
VTKの互換製品
ParaView: VTKをベースにKitwareが開発している可視化ソフトウェア．大規模データを対話的に扱う場合に有用
ITK: 画像処理に特化したライブラリで，VTKとの連携も想定されている
OpenGL/DirectX: グラフィックスAPIとして直接使う方法．フレームワークを自作したい場合は選択肢になるが，VTKほど高レベルな機能は提供されない
VTK-m: GPUなどの並列環境に特化したVTKの派生プロジェクト．大規模データをより高速に処理するためのアプローチを提供している
参考文献
VTK Official Website (https://vtk.org/) (最終閲覧日：2025年2月15日)
Will Schroeder, Ken Martin, Bill Lorensen: “The Visualization Toolkit” (Kitware) (最終閲覧日：2025年2月15日)
VTK Documentation (https://docs.vtk.org/) (最終閲覧日：2025年2月15日)
Kitware GitLab VTK Repository (https://gitlab.kitware.com/vtk/vtk) (最終閲覧日：2025年2月15日)
The ITK Community (https://itk.org/) (最終閲覧日：2025年2月15日)