Cesium的一些神奇概念及技术流程（1）

news2024/11/25 19:37:27

近期要深度研究Cesium。关于Cesium的用法、渲染流程等方面我看很多人都写过。我就写写其中一些可能平时用不到但是比较有趣的内容。因为边研究边写，所以会陆续出几集，然后合并在一起，欢迎大家跟踪。

我的这些文章不打算把一些基本概念展开解释，因此读者在必要时可能需要自己寻找源码进行匹配阅读。如有不对，欢迎指出。

1、多棱台表现

我们一般会认为，一个三维视图就只有一个裁剪体（ViewFrustum）。但是Cesium可以有多个，可以从View.updateFrustums函数名称看的出来。比如下面图中存在4个裁剪体，分别用不同的颜色表示。

多棱台表现会把视野的划分逻辑，有点类似如下图的效果，它把一个椎体切法为多个长度不一的棱台。由于每个棱台可以有自己的深度缓冲阈值，因此可以针对比较远的对象一个独立的棱台，这样其Z值冲突会少一些，效果更好一点。可以用在陡峭的山峰和山谷、非常长的管道。不过经初步测试，效果并不明显，不需要针对一般情况（如500M高建筑等）调整该设置。

2、剖切

剖切是三维平台最基本的需求，但难度系数也比较大。在Cesium中，剖切的渲染排序是COMPUTE，是第二组渲染对象（PASS.COMPUTE）,可见它的统筹性多强（意思是后面对象的渲染需要考虑它的存在）。

三维模型剖切的基本流程是：a) 根据模型包围盒判断是否被剖切干掉（在函数Cesium3DTile.visibility中），b）在模型片元着色器阶段，逐个像素判断是否被剖切干掉（在着色器ModelClippingPlanesStageFS中）。

在片元着色器的剖切方法中(getClippingFunction.Clip)。先反推像素对应的的世界坐标（代码czm_windowToEyeCoordinates(fragCoord)），然后在通过计算点与平面的关系（正面、反面，距离），得到这个片元是否被干掉。

剖切是一个平面，但是Cesium的剖切却构建了一个材质，这是为什么呢？这是因为Cesium把剖切平面存储在一个图片中(材质中)，如第0号像素存储第1个剖切面的参数。

3、Cesium如何控制瓦片在内存的容量

Tileset有个参数，叫maximumScreenSpaceError，默认是16。如果瓦片的平面几何误差超过这个值，就会被加载。

如果屏幕范围有非常多的瓦片都达到了这个值，那么内存（含显存）一定会爆，这就好像每年都固定的高考录取分数线肯定会“旱的旱死、涝的涝死”。

因此Cesium对Tileset定义了一个并行于maximumScreenSpaceError的屏幕几何误差memoryAdjustedScreenSpaceError。这个参数会基于maximumScreenSpaceError上下浮动，当内存够，则变小，反正变大。从而实现瓦片内存的控制。

if (tileset.totalMemoryUsageInBytes < cacheBytes) {
    decreaseScreenSpaceError(tileset);
} else if (memoryExceeded && tiles.length > 0) {
    increaseScreenSpaceError(tileset);
}