起雾了？如何给 Cesium.js 世界添加一场美美的大雾（Cesium.js 天气效果开发）

我之前有使用过 Cesium 的Cesium.Fog的雾化 API，虽然它某些方面很强大，但是它的效果和操作让我很不适应（最让我不理解的是，这个Cesium.Fog颜色和透明度都不能修改）。

于是乎，我整理开发了 FogEffect 类，并展示这个 Dome。

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效果

如图所示，远方的太阳从地平线上升，这一刻光芒万丈，热气球刚离开地面，就在城市街道上映照自己轮廓的影子，但此刻还是清晨时分，雾气还是没有消散，弥漫朦胧在整个空间，Cesium.js 世界苏醒了~~

思路

在此需要使用到Cesium.PostProcessStage，来自定义一个雾气后期处理阶段。

Cesium.PostProcessStage 用法

1. fragmentShader

要使用的片段着色器，默认的 sampler2D 制服是 colorTexture 和 depthTexture 。颜色纹理作为渲染场景或上一阶段的输出。

该着色器应包含一个或两个 uniforms。还有一个名为 v_textureCoordinates 的 vec2 ，可用于对纹理 UV 进行采样。

2. uniforms

作为设置片段着色器的 uniforms。

开发历程

1. 自定义 PostProcessStage 雾化处理阶段：

let fogStage = new Cesium.PostProcessStage({
  name: "Cesium_FogEffect",
  fragmentShader: FogEffectSource,
});
viewer.scene.postProcessStages.add(fogStage);

uniform sampler2D colorTexture;
in vec2 v_textureCoordinates;
out vec4 fragColor;

void main(void) {
  vec4 origcolor = texture(colorTexture, v_textureCoordinates);
  vec4 color = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
  fragColor = mix(origcolor, color, 0.5);
}

colorTexture 是一个纹理对象，它存储了颜色信息。 depthTexture 是一个纹理对象，它存储了深度信息 texture()是一个 GLSL 函数，用于从纹理中获取特定纹理坐标处的颜色值。 mix()是一个用于混合两个颜色值的函数。

• 通过顶点的纹理坐标v_textureCoordinates，从colorTexture纹理中获取对应位置的颜色值，将结果存储在 origcolor 变量。
• 然后，将 origcolor 和 color 两种颜色值按照 0.5 的比例进行混合，然后将混合结果存储在 fragColor 中。（混合操作将根据混合因子在两种颜色之间进行线性插值，产生一个介于两种颜色之间的新颜色。）
• 最后程序会自动将 fragColor，输出到对应顶点位置的纹理上。

2. 添加颜色控制：

let fogStage = new Cesium.PostProcessStage({
  name: "Cesium_FogEffect",
  fragmentShader: FogEffectSource,
  uniforms: {
    color: color,
  },
});
viewer.scene.postProcessStages.add(fogStage);

const setColor = (colorV: number[]) => {
  let color = new Cesium.Color(
    colorV[0] / 255,
    colorV[1] / 255,
    colorV[2] / 255,
    colorV[3],
  );
  fogStage!.uniforms.color = color;
}

uniform sampler2D colorTexture;
uniform float visibility;
uniform vec4 color;
in vec2 v_textureCoordinates;
out vec4 fragColor;
void main(void) {
  vec4 origcolor = texture(colorTexture, v_textureCoordinates);
  fragColor = mix(origcolor, color, 0.5);
}

• 通过uniform变量将color传入片元着色器中
• 后期通过setColor函数来修改uniforms.color，达到场景雾化颜色的变化

3. 添加强度控制：

uniform sampler2D colorTexture;
uniform sampler2D depthTexture;
uniform float visibility;
uniform vec4 color;
in vec2 v_textureCoordinates; 
out vec4 fragColor;
void main(void) { 
  vec4 origcolor = texture(colorTexture, v_textureCoordinates); 
  float depth = czm_readDepth(depthTexture, v_textureCoordinates); 
  float f = visibility * (depth - 0.3) / 0.2; 
  if (f < 0.0) f = 0.0; 
  else if (f > 1.0) f = 1.0; 
  fragColor = mix(origcolor, color, f); 
}

let fogStage = new Cesium.PostProcessStage({
  name: "Cesium_FogEffect",
  fragmentShader: FogEffectSource,
  uniforms: {
    visibility: visibility,
    color: color,
  },
});
viewer.scene.postProcessStages.add(fogStage);

this.fogStage!.uniforms.visibility = values;

czm_readDepth()是Cesium提供的函数，用于从深度纹理中读取特定纹理坐标处的深度值。

完整的步骤来一次

• 通过顶点的纹理坐标v_textureCoordinates，从colorTexture纹理中获取对应位置的颜色值，将结果存储在 origcolor 变量。
• 通过顶点的纹理坐标v_textureCoordinates，从depthTexture深度纹理中获取对应位置的深度值，并将结果存储在depth变量中。
• 然后设定相应的算法，计算出f混合因子。
• 然后，将 origcolor 和 color 两种颜色值按照 f混合因子 的比例进行混合，然后将混合结果存储在 fragColor 中。（混合操作将根据混合因子在两种颜色之间进行线性插值，产生一个介于两种颜色之间的新颜色。）
• 最后程序会自动将 fragColor，输出到对应顶点位置的纹理上。

不足

因为这个雾化只是简单的PostProcessStage后期处理，并没有考虑实际的地理概念，于是会出现当镜头脱离地球，从太空俯视时，仍然有雾化的效果。 如果，有大佬知道如何处理，请告诉我下，教教我如何进一步优化！

总结

虽然这个雾化看来来很简陋，但是能进一步让Cesium的世界美美的，也是开发的有价值了~~

相关资料

• Cesium
• Cesium Documentation