主頁 >  其他 > 溯源:Cesium.Appearance 中的頂點著色器

溯源:Cesium.Appearance 中的頂點著色器

2020-12-16 08:39:46 其他

對于一個 MaterialAppearance 物件來說,它的頂點著色器代碼默認為:

attribute vec3 position3DHigh;
attribute vec3 position3DLow;
attribute vec3 normal;
attribute vec2 st;
attribute float batchId;

varying vec3 v_positionEC;
varying vec3 v_normalEC;
varying vec2 v_st;

void main()
{
  vec4 p = czm_computePosition();

  v_positionEC = (czm_modelViewRelativeToEye * p).xyz;      // position in eye coordinates
  v_normalEC = czm_normal * normal;                         // normal in eye coordinates
  v_st = st;

  gl_Position = czm_modelViewProjectionRelativeToEye * p;
}

0. 預備知識

Cesium 擁有一個小規模的內置 glsl 庫,預置了非常多 czm_ 開頭的函式、結構、常量,在自定義著色器的 Appearance、Material 類中,允許直接使用,Cesium 會自動把著色器代碼合并、鏈接,

1. czm_computePosition()

很不幸的是,這個函式并不是完整地內置在 Source/Shaders 下的,Source/Shaders/Builtin/computePosition.glsl 這里面只有函式的宣告,并沒有,它的函式實作是動態生成的,

幸運的是,通過全文檢索,我找到了它的生成代碼,它位于 Primitive.js 檔案中:

這個函式有點長,大家可以自己去看源代碼

Primitive._modifyShaderPosition = function (
  primitive,
  vertexShaderSource,
  scene3DOnly
) {
  // ...
};

Cesium 會用正則去匹配你寫的 attribute vec3 XXX3DHighattribute vec3 XXX3DLow 這兩個頂點屬性(attribute)中的 XXX,并以之建構式名 czm_computeXXX,當然它會把首字母給你大寫了以符合函式命名規范,

默認情況下,這個 XXX 就等于 position,所以,抽絲剝繭,在我們關心的三維模式下,這個函式其實可以省略成這樣:

attribute vec3 position3DHigh;
attribute vec3 position3DLow;

vec4 czm_computePosition() {
  return czm_translateRelativeToEye(position3DHigh, position3DLow);
}

到這一步,看到實際上作用的函式是 czm_translateRelativeToEye(vec3, vec3),而這一個函式在 內置的 glsl 中是有的了,

2. czm_translateRelativeToEye(vec3, vec3)

vec4 czm_translateRelativeToEye(vec3 high, vec3 low)
{
    vec3 highDifference = high - czm_encodedCameraPositionMCHigh;
    vec3 lowDifference = low - czm_encodedCameraPositionMCLow;

    return vec4(highDifference + lowDifference, 1.0);
}

它的作用是,將世界坐標減去相機中心坐標,回傳一個齊次坐標,即將世界坐標平移到相機坐標系下,而不旋轉,

有的朋友可能會有兩個疑問:①世界坐標在哪里?②相機坐標在哪里?

對于回傳值 vec4(highDifference + lowDifference, 1.0) 這個有 WebGL 和圖形變換基礎的朋友應該不用做多解釋,它就是一個齊次坐標,

那么,世界坐標和相機坐標呢?代碼中明明是 high、low、czm_encodedCameraPositionMCHigh、czm_encodedCameraPositionMCLow 啊?

這要從一個不在 API 中的類:EncodedCartesian3 說起了,

補充 EncodedCartesian3:編碼后的笛卡爾坐標

眾所周知,64位浮點數(雙精度)和 32位浮點數的精度是不一樣的,也正是因為 Cesium 的設計初衷:世界級高精度三維地圖引擎,導致了空間中的坐標值數值比較大,不要拘泥于地表,Cesium 的范圍大至太陽系,

所以,直接將 Cartesian3 的坐標值傳遞給 WebGL 頂點著色器,有可能在重重 MVP 矩陣計算下丟失精度,出現圖形頂點不準確、坐標抖動問題,

參考文獻:Precisions, Precisions | STK Components for .NET 2020 r4 (agi.com)

數學大佬就想出了這個編碼后的笛卡爾坐標物件,將原來的笛卡爾坐標拆成兩個,一大一小,大的叫 High,小的叫 Low,實際上兩者相加后,與原始 Cartesian3 幾乎是一致的,

可以這么創建編碼后的笛卡爾坐標:

const eCartesian3 = Cesium.EncodedCartesian3.fromCartesian(new Cesium.Cartesian3(-2644963.9889313546, 5763731.142118295, 2199400.7089496767))

還原也很簡單:

const origin = Cesium.Cartesian3.add(eCartesian3.high, eCartesian3.low)

具體演算法很簡單,讀者有興趣可以自己去看原始碼,

現在,我們繼續原來的討論,

把 glsl 的代碼稍微整理一下,不難看出其實是這樣算的:

return vec4(high + low - (czm_encodedCameraPositionMCHigh + czm_encodedCameraPositionMCLow), 1.0);

而前面的 high + low,根據剛才的理論,即傳入的兩個 attribute vec3 的相加,也就是原始世界坐標,

后面的 czm_encodedCameraPositionMCHigh + czm_encodedCameraPositionMCLow,這兩個并不是靜態的內置變數,而是寫在 AutomaticUniforms.js 中的一個動態 uniform vec3 值,它倆其實也是 EncodedCartesian3 的 high、low 分量,相加的結果,根據上面的結論,代表的是相機在世界坐標系統中的坐標,

世界坐標 - 相機中心坐標,這是什么?平移啊!

這就解釋了 czm_translateRelativeToEye 這個函式名的語意了,

3. czm_modelViewProjectionRelativeToEye

這是一個動態的 uniform,寫在 AutomaticUniforms.js 中,看看代碼:

czm_modelViewProjectionRelativeToEye: new AutomaticUniform({
  size: 1,
  datatype: WebGLConstants.FLOAT_MAT4,
  getValue: function (uniformState) {
    return uniformState.modelViewProjectionRelativeToEye;
  },
}),

它是個4x4的矩陣,作用是將相機坐標轉換至裁剪坐標,

所以不難得出頂點著色器的最后一行代碼含義:

gl_Position = czm_modelViewProjectionRelativeToEye * p;

它就是把 p 這個由 czm_computePosition 而實際是由 czm_translateRelativeToEye 函式(三維模式下)算來的齊次坐標,轉換到裁剪坐標,并交給 gl_Position 這個 WebGL 變數,進入片元著色階段,

4. AutomaticUniforms.js

上面提及兩次這個檔案,這個檔案的設定了一堆 glsl uniform 標識的 glsl 量,這些量會根據 Cesium 當前的狀態(例如相機位置等)實時計算,并傳入著色器代碼中,

5. 頂點著色器修改

有了上述基礎,想修改 Primitive 的頂點就十分容易了,最簡單的思路是,根據 position3DHighposition3DLow 算出原始的世界坐標,這個時候就跟 Cesium Cartesian3 API 是一樣的數值了,充分利用 cesium 提供的預置 glsl 工具函式、常量、結構體,按常規思路去計算你想要的結果,就可以完成對頂點的重塑,

而 “地形壓平”、“3DTiles 瓦片壓平” 的思路就是基于此,但是,找到地形的 Primitive、3DTiles 的 Primitive,還有很長一段路要走,譬如 Cesium 對資料的跟新機制、渲染回圈機制、視錐體與繪制命令的機制的熟讀等等知識,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/qita/235301.html

標籤:其他

上一篇:【Cesium 顏狗初步】fabric 材質定義與自定義著色器實踐

下一篇:InfluxDB從原理到實戰 - InfluxDB常用的基礎操作

標籤雲
其他(157675) Python(38076) JavaScript(25376) Java(17977) C(15215) 區塊鏈(8255) C#(7972) AI(7469) 爪哇(7425) MySQL(7132) html(6777) 基礎類(6313) sql(6102) 熊猫(6058) PHP(5869) 数组(5741) R(5409) Linux(5327) 反应(5209) 腳本語言(PerlPython)(5129) 非技術區(4971) Android(4554) 数据框(4311) css(4259) 节点.js(4032) C語言(3288) json(3245) 列表(3129) 扑(3119) C++語言(3117) 安卓(2998) 打字稿(2995) VBA(2789) Java相關(2746) 疑難問題(2699) 细绳(2522) 單片機工控(2479) iOS(2429) ASP.NET(2402) MongoDB(2323) 麻木的(2285) 正则表达式(2254) 字典(2211) 循环(2198) 迅速(2185) 擅长(2169) 镖(2155) 功能(1967) .NET技术(1958) Web開發(1951) python-3.x(1918) HtmlCss(1915) 弹簧靴(1913) C++(1909) xml(1889) PostgreSQL(1872) .NETCore(1853) 谷歌表格(1846) Unity3D(1843) for循环(1842)

熱門瀏覽
  • 網閘典型架構簡述

    網閘架構一般分為兩種:三主機的三系統架構網閘和雙主機的2+1架構網閘。 三主機架構分別為內端機、外端機和仲裁機。三機無論從軟體和硬體上均各自獨立。首先從硬體上來看,三機都用各自獨立的主板、記憶體及存盤設備。從軟體上來看,三機有各自獨立的作業系統。這樣能達到完全的三機獨立。對于“2+1”系統,“2”分為 ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:00:44 more
  • 如何從xshell上傳檔案到centos linux虛擬機里

    如何從xshell上傳檔案到centos linux虛擬機里及:虛擬機CentOs下執行 yum -y install lrzsz命令,出現錯誤:鏡像無法找到軟體包 前言 一、安裝lrzsz步驟 二、上傳檔案 三、遇到的問題及解決方案 總結 前言 提示:其實很簡單,往虛擬機上安裝一個上傳檔案的工具 ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:00:47 more
  • 一、SQLMAP入門

    一、SQLMAP入門 1、判斷是否存在注入 sqlmap.py -u 網址/id=1 id=1不可缺少。當注入點后面的引數大于兩個時。需要加雙引號, sqlmap.py -u "網址/id=1&uid=1" 2、判斷文本中的請求是否存在注入 從文本中加載http請求,SQLMAP可以從一個文本檔案中 ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:00:50 more
  • Metasploit 簡單使用教程

    metasploit 簡單使用教程 浩先生, 2020-08-28 16:18:25 分類專欄: kail 網路安全 linux 文章標簽: linux資訊安全 編輯 著作權 metasploit 使用教程 前言 一、Metasploit是什么? 二、準備作業 三、具體步驟 前言 Msfconsole ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:00:53 more
  • 游戲逆向之驅動層與用戶層通訊

    驅動層代碼: #pragma once #include <ntifs.h> #define add_code CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN,0x800,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS) /* 更多游戲逆向視頻www.yxfzedu.com ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:00:56 more
  • 北斗電力時鐘(北斗授時服務器)讓網路資料更精準

    北斗電力時鐘(北斗授時服務器)讓網路資料更精準 北斗電力時鐘(北斗授時服務器)讓網路資料更精準 京準電子科技官微——ahjzsz 近幾年,資訊技術的得了快速發展,互聯網在逐漸普及,其在人們生活和生產中都得到了廣泛應用,并且取得了不錯的應用效果。計算機網路資訊在電力系統中的應用,一方面使電力系統的運行 ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:01:03 more
  • 【CTF】CTFHub 技能樹 彩蛋 writeup

    ?碎碎念 CTFHub:https://www.ctfhub.com/ 筆者入門CTF時時剛開始刷的是bugku的舊平臺,后來才有了CTFHub。 感覺不論是網頁UI設計,還是題目質量,賽事跟蹤,工具軟體都做得很不錯。 而且因為獨到的金幣制度的確讓人有一種想去刷題賺金幣的感覺。 個人還是非常喜歡這個 ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:04:05 more
  • 02windows基礎操作

    我學到了一下幾點 Windows系統目錄結構與滲透的作用 常見Windows的服務詳解 Windows埠詳解 常用的Windows注冊表詳解 hacker DOS命令詳解(net user / type /md /rd/ dir /cd /net use copy、批處理 等) 利用dos命令制作 ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:04:18 more
  • 03.Linux基礎操作

    我學到了以下幾點 01Linux系統介紹02系統安裝,密碼啊破解03Linux常用命令04LAMP 01LINUX windows: win03 8 12 16 19 配置不繁瑣 Linux:redhat,centos(紅帽社區版),Ubuntu server,suse unix:金融機構,證券,銀 ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:04:30 more
  • 05HTML

    01HTML介紹 02頭部標簽講解03基礎標簽講解04表單標簽講解 HTML前段語言 js1.了解代碼2.根據代碼 懂得挖掘漏洞 (POST注入/XSS漏洞上傳)3.黑帽seo 白帽seo 客戶網站被黑帽植入劫持代碼如何處理4.熟悉html表單 <html><head><title>TDK標題,描述 ......

    uj5u.com 2020-09-10 02:04:36 more
最新发布
  • 2023年最新微信小程式抓包教程

    01 開門見山 隔一個月發一篇文章,不過分。 首先回顧一下《微信系結手機號資料庫被脫庫事件》,我也是第一時間得知了這個訊息,然后跟蹤了整件事情的經過。下面是這起事件的相關截圖以及近日流出的一萬條資料樣本: 個人認為這件事也沒什么,還不如關注一下之前45億快遞資料查詢渠道疑似在近日復活的訊息。 訊息是 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:48:24 more
  • web3 產品介紹:metamask 錢包 使用最多的瀏覽器插件錢包

    Metamask錢包是一種基于區塊鏈技術的數字貨幣錢包,它允許用戶在安全、便捷的環境下管理自己的加密資產。Metamask錢包是以太坊生態系統中最流行的錢包之一,它具有易于使用、安全性高和功能強大等優點。 本文將詳細介紹Metamask錢包的功能和使用方法。 一、 Metamask錢包的功能 數字資 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:47:46 more
  • vulnhub_Earth

    前言 靶機地址->>>vulnhub_Earth 攻擊機ip:192.168.20.121 靶機ip:192.168.20.122 參考文章 https://www.cnblogs.com/Jing-X/archive/2022/04/03/16097695.html https://www.cnb ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:46:20 more
  • 從4k到42k,軟體測驗工程師的漲薪史,給我看哭了

    清明節一過,盲猜大家已經無心上班,在數著日子準備過五一,但一想到銀行卡里的余額……瞬間心情就不美麗了。最近,2023年高校畢業生就業調查顯示,本科畢業月平均起薪為5825元。調查一出,便有很多同學表示自己又被平均了。看著這一資料,不免讓人想到前不久中國青年報的一項調查:近六成大學生認為畢業10年內會 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:44:00 more
  • 最新版本 Stable Diffusion 開源 AI 繪畫工具之中文自動提詞篇

    🎈 標簽生成器 由于輸入正向提示詞 prompt 和反向提示詞 negative prompt 都是使用英文,所以對學習母語的我們非常不友好 使用網址:https://tinygeeker.github.io/p/ai-prompt-generator 這個網址是為了讓大家在使用 AI 繪畫的時候 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:36 more
  • 漫談前端自動化測驗演進之路及測驗工具分析

    隨著前端技術的不斷發展和應用程式的日益復雜,前端自動化測驗也在不斷演進。隨著 Web 應用程式變得越來越復雜,自動化測驗的需求也越來越高。如今,自動化測驗已經成為 Web 應用程式開發程序中不可或缺的一部分,它們可以幫助開發人員更快地發現和修復錯誤,提高應用程式的性能和可靠性。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:16 more
  • CANN開發實踐:4個DVPP記憶體問題的典型案例解讀

    摘要:由于DVPP媒體資料處理功能對存放輸入、輸出資料的記憶體有更高的要求(例如,記憶體首地址128位元組對齊),因此需呼叫專用的記憶體申請介面,那么本期就分享幾個關于DVPP記憶體問題的典型案例,并給出原因分析及解決方法。 本文分享自華為云社區《FAQ_DVPP記憶體問題案例》,作者:昇騰CANN。 DVPP ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:43:03 more
  • msf學習

    msf學習 以kali自帶的msf為例 一、msf核心模塊與功能 msf模塊都放在/usr/share/metasploit-framework/modules目錄下 1、auxiliary 輔助模塊,輔助滲透(埠掃描、登錄密碼爆破、漏洞驗證等) 2、encoders 編碼器模塊,主要包含各種編碼 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:42:59 more
  • Halcon軟體安裝與界面簡介

    1. 下載Halcon17版本到到本地 2. 雙擊安裝包后 3. 步驟如下 1.2 Halcon軟體安裝 界面分為四大塊 1. Halcon的五個助手 1) 影像采集助手:與相機連接,設定相機引數,采集影像 2) 標定助手:九點標定或是其它的標定,生成標定檔案及內參外參,可以將像素單位轉換為長度單位 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:42:17 more
  • 在MacOS下使用Unity3D開發游戲

    第一次發博客,先發一下我的游戲開發環境吧。 去年2月份買了一臺MacBookPro2021 M1pro(以下簡稱mbp),這一年來一直在用mbp開發游戲。我大致分享一下我的開發工具以及使用體驗。 1、Unity 官網鏈接: https://unity.cn/releases 我一般使用的Apple ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:40:19 more