【Cesium】在着色器中计算片元的高程

问题提出

有时候在 Cesium 上做一些效果时,需要知道片元的高程。而渲染是基于笛卡尔坐标的,没有高程这个概念。怎么在着色器中计算片元的高程呢?

基本思路

通常做法是在着色器里对深度纹理采样,将片元的深度值转换为相机坐标。然后把相机坐标转换为世界坐标,世界坐标是片元相对于地球椭球中心的偏移量,下图中假设片元的世界坐标为 (x, y, z)。用世界坐标的模减去片元对应的椭球半径就可以得到高程。但是逐片元去计算它们对应的椭球半径在着色器里不好实现,在CPU中计算相机位置处的椭球半径(下图中的 earthRadius )来近似地作为相机观察范围内所有片元对应的椭球半径从性能和实现难度上都是更优解。

图1 计算片元高程基本思路

具体步骤

1、在CPU中计算相机所在位置对应的地球半径,作为 uniform 变量传入着色器中:相机世界坐标的模 - 相机的高程

javascript 复制代码
const earthRadius = Cartesian3.magnitude(camera.positionWC) - camera.positionCartographic.height

2、在着色器中做如下转换:深度值 -> 相机坐标 -> 世界坐标,最后用片元世界坐标的模 - 相机位置对应的地球半径即可,glsl 代码如表1所示。虽然是用相机位置处的椭球半径近似替代了片元处的地球半径,但是误差很难看得出来,这种方法适用于绝大部分应用场景。

cpp 复制代码
float altitude = 0.0;
float depth = czm_unpackDepth(texture2D(depthTexture, texCoords));
if (depth == 0.0) {
	altitude = czm_infinity;
}
vec4 eyeCoordinate = czm_windowToEyeCoordinates(gl_FragCoord.xy, depth);
float distance = -eyeCoordinate.z / eyeCoordinate.w;
vec4 worldCoordinate4 = czm_inverseView * eyeCoordinate;
vec3 worldCoordinate = worldCoordinate4.xyz / worldCoordinate4.w;
altitude = length(worldCoordinate.xyz) - earthRadius;

表1 glsl 中计算片元的高程

相关推荐
yivifu24 分钟前
手搓HTML双行夹批效果
前端·html·html双行夹注
RReality40 分钟前
【Unity Shader URP】Matcap 材质捕捉实战教程
java·ui·unity·游戏引擎·图形渲染·材质
奔跑的卡卡1 小时前
Web开发与AI融合-第一篇:Web开发与AI融合的时代序幕
前端·人工智能
IT_陈寒1 小时前
Redis批量删除的大坑,差点让我加班到天亮
前端·人工智能·后端
帆张芳显1 小时前
智表ZCELL产品V3.6 版发布,新增系统预置右键菜单操作、页签栏操作等功能
前端·canva可画·excel插件
漂流瓶jz1 小时前
运行时vs编译时:CSS in JS四种主流方案介绍和对比
前端·javascript·css
Asmewill2 小时前
uv包管理命令
前端
发现一只大呆瓜2 小时前
深入浅出 Tree Shaking:Rollup 是如何“摇”掉死代码的?
前端·性能优化·vite
weixin199701080162 小时前
《转转商品详情页前端性能优化实战》
前端·性能优化
钮钴禄·爱因斯晨2 小时前
他到底喜欢我吗?赛博塔罗Java+前端实现,一键解答!
java·开发语言·前端·javascript·css·html