CesiumJS 2022^ 源码解读[7] - 3DTiles 的请求、加载处理流程解析

3DTiles 与 I3S 是竞争关系,可是比起生态开放性、数据定义的灵活性与易读性来说,3DTiles 比 I3S 好太多了。由于数据生产工具的开发者水平参差不齐,且数据并不存在极致的、万能的优化方法,故 3DTiles 1.0 时代的一些工具可能导致的数据渲染质量问题,让 3DTiles 的性能、显示效果颇受争议。

随着 CesiumJS 模型新架构的逐渐成型,下一代的 3DTiles 首先以 1.0 的扩展项测试使用,待日后时机成熟,会将 1.0 的规范标记为过时,甚至直接废弃,直接将这些扩展项作为 1.1 版本的核心定义使用(估计还挺久的)。

下一代 3DTiles 明确了这套规范的职能,即 更自由的显示效果可能性更专注地三维空间索引性能更强大的信息融合能力

唠叨有点长,开始讲解,本文着重介绍的是“3DTiles”在 CesiumJS 中运作流程本身,而不是瓦片文件的解析(解析有兴趣的可以看本系列文章的上一篇,或者看旧版实现)、瓦片的空间调度算法、3DTiles 着色器设计。

1. 3DTiles 数据集的类型

3DTiles 1.0 规范允许异构数据共存于一个数据集上。3D 瓦片只是空间划分的单元,并不是该块三维空域内的具体三维物体。这些三维物体被称作“瓦片内容”。

1.0 允许存在 7 种瓦片内容,它们的文件后缀名是:

  • b3dm,批次三维模型,该瓦片文件内置一个 glTF 模型文件,应尽可能在数据生产时优化此 glTF 的绘制批次
  • i3dm,实例三维模型,允许内嵌在 i3dm 文件内的 glTF 模型在 WebGL 种绘制多实例
  • pnts,点云
  • cmpt,复合格式,即前三者的混合体,合并细碎瓦片内容文件成一个,减少网络请求
  • vctr,矢量瓦片,未正式发布,本篇不讨论
  • json,这种叫做扩展数据集(ExternalTileset),即允许瓦片空域内再嵌套一个子 3DTiles
  • 空瓦片,即瓦片无内容

而 1.0 的扩展项,也就是下一代标准增加了一种瓦片格式:

  • glb/gltf,也就是直接将 glTF 模型文件作为瓦片内容文件

值得注意的是,社区提案中,延申了 geojson 为瓦片内容文件,也就是说,在未来也许有可能引入更多的瓦片格式,但是能不能成为官方标准还不一定,暂且以 1.0 + 下一代的 glTF 格式为主要解说点。

而 3DTiles 一切的入口,都是从一个 json 文件开始的,这个文件名称是随意的。

2. 创建瓦片树

Cesium3DTileset 类代表了一个 3DTiles 数据集,每个数据集总是有一个根瓦片(Cesium3DTile)。

Cesium3DTileset 同旧版 Model、新的 ModelExperimental 类一样,也是一种“似 Primitive(PrimitiveLike)”类,所以允许直接加入 scene.primitives 容器中。

下面给出一些简单的代码:

 import {
   Cesium3DTileset
 } from 'cesium'
  
 // 最常规的加载
 const t1 = viewer.scene.primitives.add(new Cesium3DTileset({
   url: 'http://localhost/static/tilesets/t1/tileset.json'
 }))
  
 // 使用新模型架构加载具备下一代数据标准的数据集
 const t2 = viewer.scene.primitives.add(new Cesium3DTileset({
   url: 'http://localhost/static/tilesets/t2/entry.json',
   enableModelExperimental: true
 }))

2.1. 请求入口文件

一旦 new 了 Cesium3DTileset,那么就会穿过接近 1000 行的构造函数(未压缩),走到最后的异步请求:

 function Cesium3DTileset(options) {
   const that = this;
   let resource;
   this._readyPromise = Promise.resolve(options.url)
     .then(function (url) {
       /* ... */
       resource = Resource.createIfNeeded(url);
       /* ... */
       return Cesium3DTileset.loadJson(resource);
     })
     .then(function (tilesetJson) {
       /* ... */
       return processMetadataExtension(that, tilesetJson);
     })
     .then(function (tilesetJson) {
       /* ... */
       that._root = that.loadTileset(resource, tilesetJson);
       /* ... */
       return that;
     })
 }

在第 1 个 then 中,调用 Resource 类相关静态方法,发起网络请求,得到的结果就是 tileset.json 的对象,然后向下传递;

第 2 个 then 是处理 3DTILES_metadata 扩展用的,这个不是本文的核心内容:3DTiles 在 CesiumJS 中的运作流程,所以略过。

第 3 个 then,调用 Cesium3DTileset 实例的 loadTileset 方法,加载整棵 3DTiles 树,也就是下一小节的内容。

2.2. 创建树结构

接上一小节,请求到入口文件并反序列化为 JavaScript 对象后,就由 Cesium3DTileset.prototype.loadTileset 方法开始创建整棵树了。

我一开始纳闷为什么这种加载方法要作为实例方法,而不是静态方法,后来看到 ExternalTileset 的加载过程时才知道这样设计的意图。

先看代码吧:

 Cesium3DTileset.prototype.loadTileset = function (/**/) {
   const asset = tilesetJson.asset;
   if (!defined(asset)) {
     throw new RuntimeError("Tileset must have an asset property.");
   }
   if (
     asset.version !== "0.0" &&
     asset.version !== "1.0" &&
     asset.version !== "1.1"
   ) {
     throw new RuntimeError(
       "The tileset must be 3D Tiles version 0.0, 1.0, or 1.1"
     );
   }
   if (defined(tilesetJson.extensionsRequired)) {
     Cesium3DTileset.checkSupportedExtensions(
       tilesetJson.extensionsRequired
     );
   }
   
   /* ... */
   const rootTile = makeTile(this, resource, tilesetJson.root, parentTile);
   
   if (defined(parentTile)) {
     parentTile.children.push(rootTile);
     rootTile._depth = parentTile._depth + 1;
   }
   
   const stack = [];
   stack.push(rootTile);
   while (stack.length > 0) {
     /* ... */
     const children = tile._header.children;
     if (defined(children)) {
       const length = children.length;
       for (let i = 0; i < length; ++i) {
         /* ... */
         const childTile = makeTile(this, resource, childHeader, tile);
         tile.children.push(childTile);
         stack.push(childTile);
       }
     }
     /* ... */
   }
   
   return rootTile;
 }

创建树结构主要有三块内容:

  • 检验数据合法性
  • 创建根瓦片对象
  • 从根瓦片开始广度优先搜索整个数据集,创建出所有的 Cesium3DTile

检验数据合法性是近一年来加强的,对版本号、扩展项做了严格的要求。

老实说,这就是 1.0 的性能隐患,如果不使用 ExternalTileset,而把大量的瓦片定义在 tileset.json 上,那么这个广度优先搜索就非常消耗 CPU 的计算资源。下一代的 3DTiles 使用隐式瓦片扩展解决了这个性能弱点。

无论是创建根瓦片,还是创建子瓦片对象,都要经过模块内的 makeTile 函数:

 function makeTile(tileset, baseResource, tileHeader, parentTile) {
   const hasImplicitTiling =
     defined(tileHeader.implicitTiling) ||
     hasExtension(tileHeader, "3DTILES_implicit_tiling");
   
   if (hasImplicitTiling) {
     /* ... */
   }
   
   return new Cesium3DTile(tileset, baseResource, tileHeader, parentTile);
 }

其实这个函数的主要作用还是分辨下一代 3DTiles 的隐式瓦片用的,也就是判断是否有 3DTILES_implicit_tiling 扩展,如果没有,直接返回 new 出来的 Cesium3DTile 对象即可。

来看看隐式瓦片这个逻辑分支做了什么:

 if (hasImplicitTiling) {
   const implicitTileset = new ImplicitTileset(/* ... */);
   const rootCoordinates = new ImplicitTileCoordinates({/* ... */});
   const contentUri = implicitTileset.subtreeUriTemplate.getDerivedResource(
     templateValues: rootCoordinates.getTemplateValues(),
   ).url;
   
   const deepCopy = true;
   const tileJson = clone(tileHeader, deepCopy);
   tileJson.contents = [
     {
       uri: contentUri,
     },
   ];
   
   delete tileJson.content;
   delete tileJson.extensions;
   
   const tile = new Cesium3DTile(
     tileset, baseResource, tileJson, parentTile
   );
   tile.implicitTileset = implicitTileset;
   tile.implicitCoordinates = rootCoordinates;
   return tile;
 }

其实也是返回一个 Cesium3DTile,但是它多了俩专门用于隐式瓦片扩展的字段,分别是 ImplicitTilesetImplicitCoordinates

待所有瓦片对象创建完毕后,那么 Cesium3DTileset 对象也就算创建完成了,此时也只有这棵树的结构,没有瓦片内容。瓦片内容是根据当前视图状态,随 Scene 的单帧更新过程去选取、下载、解析,进而创建 DrawCommand 的。

2.3. 瓦片缓存机制带来的能力

3DTiles 也是有缓存功能的,由 Cesium3DTilesetCache 类完成缓存,它的实例是 Cesium3DTileset 的一个成员字段 _cache

在本文下一节将会讲到 3DTiles 的更新过程,有三大步骤,其中有一个叫做“请求瓦片”的步骤,这一步是异步的,用到了 ES6 Promise API,当瓦片内容文件请求、解析完成后,在 tile.contentReadyPromise 的 then 链中就使用下面这个函数将瓦片对象添加到缓存池中:

 function handleTileSuccess(tileset, tile) {
   return function (content) {
     /* ... */
     if (!tile.hasTilesetContent && !tile.hasImplicitContent) {
       /* ... */
       tileset._cache.add(tile);
     }
   }
 }

这个缓存机制有什么用呢?

翻遍源代码,能在即将在下面介绍的遍历器中、卸载瓦片的过程中用到这个缓存池,这样就能免于再次搜索哪些瓦片需要被卸载了。

此处的缓存机制只是缓存瓦片对象的引用。对于在内存中瓦片文件的缓存,请看本系列文章的上一篇,我介绍了 ModelExperimental 新架构中的缓存机制,那里缓存的 ResourceLoader 上才会有资源数据。

3. 瓦片树的遍历更新

3.1. 三个大步骤

伴随着 Scene 的帧更新过程,Cesium3DTileset 也一起进入更新、创建 DrawCommand 的队伍中。

很快就从 Cesium3DTileset.prototype.update 方法进入到 Cesium3DTileset.prototype.updateForPass 方法。先点题,updateForPass 方法会进入到模块内的函数 update 内,由如下三个大步骤完成 3DTiles 树上的瓦片的选择、请求解析、更新:

image-20220627235451154.png

方法 updateForPass 里头有一个值得注意的变量,那就是传进来的参数:来自 frameState 的 tilesetPassState,类型是 Cesium3DTilePassState,它身上携带了一个字段:

  • pass,是 Cesium3DTilePass 枚举,指示 3DTiles 更新时是哪一道通道的

这个字段用于在更新时获取 passOptions

 Cesium3DTileset.prototype.updateForPass = function (
   frameState,
   tilesetPassState
 ) {
   const pass = tilesetPassState.pass;
   /* ... */
   const passOptions = Cesium3DTilePass.getPassOptions(pass);
   /* ... */
 }

在普通渲染更新过程中,字段 pass 的值就是 Cesium3DTilePass.RENDER,此时 passOptions 根据源码可以得知:

 const Cesium3DTilePass = {
   RENDER: 0,
   PICK: 1,
   SHADOW: 2,
   PRELOAD: 3,
   PRELOAD_FLIGHT: 4,
   REQUEST_RENDER_MODE_DEFER_CHECK: 5,
   MOST_DETAILED_PRELOAD: 6,
   MOST_DETAILED_PICK: 7,
   NUMBER_OF_PASSES: 8,
 };
 
 const passOptions = new Array(Cesium3DTilePass.NUMBER_OF_PASSES);
 
 passOptions[Cesium3DTilePass.RENDER] = Object.freeze({
   traversal: Cesium3DTilesetTraversal,
   isRender: true,
   requestTiles: true,
   ignoreCommands: false,
 });
 
 /* 其他 passOptions */
 
 Cesium3DTilePass.getPassOptions = function (pass) {
   return passOptions[pass];
 };

passOptions 会透过 Cesium3DTileset.js 模块内的函数 update,一直传递到瓦片内容的选择、请求、更新这几个流程:

 // Cesium3DTileset.prototype.updateForPass 中
 if (this.show || ignoreCommands) {
   this._pass = pass;
   tilesetPassState.ready = update(
     this,
     frameState,
     passStatistics,
     passOptions
   );
 }

这个 update 函数大致可以分这 3 个流程,图已经在本小节开头给到了:

 function update(tileset, frameState, passStatistics, passOptions) {
   /* ... */
   const ready = passOptions.traversal.selectTiles(tileset, frameState);
   if (passOptions.requestTiles) {
     requestTiles(tileset);
   }
 
   updateTiles(tileset, frameState, passOptions);
   /* ... */
   return ready;
 }

不过,在讲这 3 个流程进行讲解之前,还得提一下 passOptions 上的 traversal 成员。

3.2. 遍历器

上一小节的 passOptions 来自 Cesium3DTilePass.js 模块,内部定义的若干个 passOption 中,只有两种 traversal 的值,即:

  • Cesium3DTilesetTraversal
  • Cesium3DTilesetMostDetailedTraversal

这两个静态类作用于 update 函数的第一个重要步骤,也就是选择瓦片。

image-20220628000448684.png

passOptions 上这个 traveral 被称作“遍历器”。设计这两个类,是因为 3DTiles 瓦片的空间调度选择较为复杂,独立到一个类中。

我对全代码进行了搜索,发现用到 Cesium3DTilesetMostDetailedTraversal 的逻辑分支条件是使用射线求交拾取相关的 API 时,才会用到这个“详尽遍历器”,大多数时候用的还是普通的遍历器 Cesium3DTilesetTraversal

3.3. 选择瓦片

现在,把视线从遍历器上返回 Cesium3DTileset.js 模块内的 update 函数中,一句简单的代码就启动了瓦片的选择:

 // Cesium3DTileset.js
 function update(/* ... */) {
   /* ... */
   const ready = passOptions.traversal.selectTiles(tileset, frameState);
   /* ... */
   return ready;
 }

现在明确瓦片选择的目的:把符合当前 3DTiles 数据集上各种优化参数的前提下,选出当前视角下要用于加载、解析(如果未加载和未解析),并继续沿着更新流程创建 DrawCommand 的 Cesium3DTile,挂载到 Cesium3DTileset 对象的 _requestTiles 这个数组成员上。

3.2 小节指出了大多数时候 passOptions.traversalCesium3DTilesetTraversal。调用 traversal.selectTiles() 方法的主要流程可由下面的流程示意图给出:

image-20220628031240645.png

更新瓦片信息是第一步,此更新非“更新瓦片的内容数据”,只是更新瓦片对象(Cesium3DTile)的状态信息,主要是可见性计算。

第二步是依据前一步更新的状态,进行从根瓦片到底的遍历(此处有三个逻辑分岔,见源码),这一步就是最核心的调度算法;

第三步就是为选出来的瓦片计算其优先值,优先值越高的,越先被加载、渲染。

由于调度算法并不是本文的目的,所以止步到这一层我认为已足够,感兴趣如何计算 Tile 的可见性、如何被选择,优先顺序如何计算的读者,可以按这一层继续往下追踪源码。

3.4. 请求并解析瓦片内容

接上一步,被选中的瓦片已经存至 Cesium3DTileset 对象的 _requestTiles 数组成员上了,并计算了优先值,即 Cesium3DTile 对象的 _priority 私有成员上,是一个普通的数字。

紧接着,作用域回到 Cesium3DTileset.js 模块内的 update 函数里头,继续执行模块内的 requestTiles 函数:

 // Cesium3DTileset.js -> function update()
 if (passOptions.requestTiles) {
   requestTiles(tileset);
 }

这个 requestTiles 函数只做了两件事:根据优先值排序,并请求瓦片内容:

 function requestTiles(tileset, isAsync) {
   const requestedTiles = tileset._requestedTiles;
   const length = requestedTiles.length;
   requestedTiles.sort(sortRequestByPriority);
   for (let i = 0; i < length; ++i) {
     requestContent(tileset, requestedTiles[i]);
   }
 }

那么进入到 requestContent 函数中,主要的代码就这几个:

 function requestContent(tileset, tile) {
   /* ... */
   
   const attemptedRequests = tile.requestContent();
   
   /* ... */
   
   tile.contentReadyToProcessPromise
     .then(addToProcessingQueue(tileset, tile))
     .catch(/* ... */);
   tile.contentReadyPromise
     .then(handleTileSuccess(tileset, tile))
     .catch(/* ... */);
 }

即发起内容请求,并为瓦片对象上的 contentReadyToProcessPromisecontentReadyPromise 这两个 Promise 注册 resolve 和 reject 的回调函数。

至此,当前帧的大流程已经基本完成,即选择瓦片、发出请求瓦片内容。有人说请求完了应该要解析啊?是要解析没错,ES6 Promise API 又派上了用场。

从上面的两个 Promise 可以看出,瓦片内容 - 也就是 glTF 瓦片、b3dm/i3dm/pnts/cmpt 等瓦片数据文件请求下来后,还要经过 contentReadyToProcessPromise 中的代码进行处理的。

那么 contentReadyToProcessPromise 又是什么时候,由谁创建的呢?顺着 Cesium3DTile.js 模块中的 requestSingleContent 函数或者 requestMultipleContents 函数,你可以看到这个 Promise 的创建(以其一举例):

 function requestSingleContent(tile) {
   const resource = tile._contentResource.clone();
   /* ... */
   const promise = resource.fetchArrayBuffer();
   const contentReadyToProcessPromise = promise.then(function (arrayBuffer) {
     /* ... */
     const content = makeContent(tile, arrayBuffer);
     /* ... */
     tile._content = content;
     tile._contentState = Cesium3DTileContentState.PROCESSING;
     return content;
   });
   tile._contentReadyToProcessPromise = contentReadyToProcessPromise;
   tile._contentReadyPromise = contentReadyToProcessPromise
     .then(function (content) {/**/})
     .then(function (content) {/**/})
     .catch(/**/);
   
   return 0;
 }

可见,请求到 ArrayBuffer 后,进入 makeContent 函数进一步处理瓦片内容,生成对应的 Content 类实例。requestMultipleContents 函数就稍微复杂一些。

用代码流程图来说明,比代码文字好一些:

image-20220629043210463.png

可见,CesiumJS 对下一代 3DTiles 中“多内容瓦片(1.0 版本中即 3DTILES_multiple_contents 扩展)”还是做了分叉的,对每一个 content 发起请求,留下其请求 Promise,然后使用 Promise.all 并发处理;当每个 Promise resolve 后,调用 createInnerContent 函数,对请求下来的 ArrayBuffer 数据,进入简单工厂 Cesium3DTileContentFactory 分支,创建具体的瓦片内容对象。

如果是单个瓦片内容,如上文所述,走的是 requestSingleContent 函数,当内容文件的请求 Promise resolve 后,调用 makeContent 方法,同样进入 Cesium3DTileContentFactory 工厂中对应的分支,创建具体的瓦片内容对象。

如果是 glb/gltf,且开启了 tileset.enableModelExperimentaltrue,那么就能看到上一篇熟悉的 ModelExperimental 的创建了。b3dmi3dm 等也同理。

subtsubtreeJson 是下一代 3DTiles 中隐式瓦片(1.0 版本中的 3DTILES_implicit_tiling 扩展)中子树的可见性数据,详见 3DTiles 相关资料。

别忘了,不管是单内容瓦片执行 makeContent 后,还是多内容瓦片执行 createInnerContent 后,也就是请求到瓦片内容文件、解析成具体内容类后,都会留下 contentReadyToProcessPromisecontentReadyPromise 两个 Promise,供进一步处理。

进一步处理什么呢?此时该选择的瓦片选好了,该请求的瓦片请求到了,也解析了,当然就是要 处理成 DrawCommand,供 Renderer 模块去渲染。在说创建 DrawCommand 之前,我先把本节讲解的“三大步骤”中最后一个步骤,也就是 updateTiles 函数讲完,随后再说是如何创建每个被选中的瓦片的 DrawCommand 的。

3.5. 更新瓦片并创建 DrawCommand

三大步骤中的最后一个步骤:

 // Cesium3DTileset.js
 ​
 function update(tileset, frameState, passStatistics, passOptions) {
   /* ... */
   updateTiles(tileset, frameState, passOptions);
   /* ... */
 }
 ​
 function updateTiles(tileset, frameState, passOptions) {
   /* ... */
   const selectedTiles = tileset._selectedTiles;
   const selectedLength = selectedTiles.length;
   /* ... */
   
   let i;
   let tile;
   
   for (i = 0; i < selectedLength; ++i) {
     /* ... */
     tile.update(tileset, frameState, passOptions);
     /* ... */
   }
   
   /* ... */
 }

这个步骤没有太多很关键的行为,只是更新一些状态信息、可有可无的效果(例如裁剪面、调试信息等),最终调用 tile._contentupdate 方法,进而创建 DrawCommand 或其它的 Command,总之很常规。

至此,3DTiles 三大步骤,从选择瓦片,到发起请求解析瓦片内容,到更新瓦片状态并随之创建内容在当前帧的 DrawCommand,一切都顺利。期间,ES6 Promise API 配合各个数据对象上的状态机制,来判断在当前帧是否该做什么 —— 譬如某个数据状态得是 READY,才有资格创建 DrawCommand。

3.6. prePassesUpdate 也能创建 DrawCommand

承 3.4 小节,瓦片内容文件请求下来、解析后,相关 Promise 的 then 链最终扔给 Cesium3DTile 对象的 _contentReadyToProcessPromise 成员,随后继续第三个大步骤,更新瓦片的状态后创建 DrawCommand,结束当前帧的战斗。

但是,我发现 Cesium3DTileset 这货有那么一丢丢不一样,它有两条路线可以创建 DrawCommand。

回忆本系列文章第二篇的内容,也就是 Scene 渲染 Primitive、创建出 DrawCommand 的内容,创建 DrawCommand 是在 下面这段函数调用中执行的:

 function updateAndRenderPrimitives(scene) {
   const frameState = scene._frameState;
   /* ... */
   scene._primitives.update(frameState);
   /* ... */
 }

也就是 PrimitiveCollection 会触发 Primitive 或似 Primitive(例如 Cesium3DTilesetModel 等)的更新,进而创建出 DrawCommand。

注意,Scene 会在 render 之前走一遍 prePassesUpdate

 Scene.prototype.render = function (time) {
   /* ... */
   tryAndCatchError(this, prePassesUpdate);
   if (shouldRender) {
     /* ... */
     tryAndCatchError(this, render);
   }
   /* ... */
 }
 
 function prePassesUpdate(scene) {
   /* ... */
   const primitives = scene.primitives;
   primitives.prePassesUpdate(frameState);
   /* ... */
 }

也就是会调用 Cesium3DTileset.prototype.prePassesUpdate,最终会调用 Cesium3DTile.prototype.process 方法:

 Cesium3DTile.prototype.process = function (tileset, frameState) {
   /* ... */
   this._content.update(tileset, frameState);
   /* ... */
 };

这时,对 Tile 上的 content 进行 update,也就是继续进入创建 DrawCommand 的过程,与 3.5 小节的最终目的一致了。

创建 DrawCommand 并不一定是 Primitive.prototype.update 发起的。更新 Primitive 可能是 Scene.js 模块下的 render 函数发起的,也有可能是 prePassesUpdate 函数发起的。所以,似 Primitive 的 postPassesUpdate 方法也有可能创建 DrawCommand。当然,目前也只有 Cesium3DTileset 拥有 postPassesUpdate,可见 3DTiles 的渲染优先级之高。

3.7. 自定义着色器

自定义着色器是 ModelExperimental 新架构带来的 API,即 CustomShader API,在发文时,Cesium 1.95 还是需要显式指定使用新架构,才能使用这个自定义着色器,官方沙盒中也有相关的代码。

这里简单提一下它的作用过程。

自定义着色器虽然定义在 Cesium3DTileset 实例上,但是作用却是在 ModelExperimental 上,见 ModelExperimental3DTileContent

 ModelExperimental3DTileContent.prototype.update = function (
   tileset,
   frameState
 ) {
   const model = this._model;
   /* ... */
   model.customShader = tileset.customShader;
   model.update(frameState);
 };

于是,你就能在 ModelExperimental.prototype.update 方法中看到自定义着色器是如何更新场景图结构对象的了:

 function updateCustomShader(model, frameState) {
   if (defined(model._customShader)) {
     model._customShader.update(frameState);
   }
 }
 
 ModelExperimental.prototype.update = function (frameState) {
   /* ... */
   // A custom shader may have to load texture uniforms.
   updateCustomShader(this, frameState);
   /* ... */
 };

具体的内容还是得到 CustomShader.prototype.update 方法里看。在着色器方面的实现上,用的就是上一篇提到的“阶段”技术,选择性地在着色器代码中增加的。

 // ModelExperimentalVS.glsl
 void main() 
 {
     // ...
     Metadata metadata;
     metadataStage(metadata, attributes);
 
     #ifdef HAS_CUSTOM_VERTEX_SHADER
     czm_modelVertexOutput vsOutput = defaultVertexOutput(attributes.positionMC);
     customShaderStage(vsOutput, attributes, featureIds, metadata);
     #endif
   
     // ...
 }

片元着色器上也有类似的,customShaderStage 函数在 CustomShaderStageVS/FS.glsl 文件中。

3.8. 样式引擎

CesiumJS 使用 Cesium3DTileStyle 相关 API 来实现 3DTiles 的样式化。用法不赘述,有专门的文档:点我

在这里列出,主要是明确它的作用方式:

 // Cesium3DTileset.js
 
 function updateTiles(tileset, frameState, passOptions) {
   tileset._styleEngine.applyStyle(tileset);
   /* ... */
 }

显然,是在三大步骤的最后一个步骤应用的样式。

 Cesium3DTileStyleEngine.prototype.applyStyle = function (tileset) {
   const tiles = styleDirty
     ? tileset._selectedTiles
     : tileset._selectedTilesToStyle;
   const length = tiles.length;
   for (let i = 0; i < length; ++i) {
     const tile = tiles[i];
     if (tile.lastStyleTime !== lastStyleTime) {
       const content = tile.content;
       /* ... */
       content.applyStyle(this._style);
       /* ... */
     }
   }
 };

content.applyStyle 只是简单地将 _style 传递给 content 实例,最终还是随 content 实例的 update 方法应用到 DrawCommand 上的。

Cesium3DTileStyle 既可以应用于 3DTiles,也可以应用于 ModelExperimental。它条件样式语言的作用前提是,在 3DTiles /模型中存在 3D 要素表,这是在制作数据时就必须写入的。

3.9. 其它

篇幅原因,有一些相对简单又零碎,或者不属于本文关注的内容,例如事件机制、裁剪平面、几何误差等就不再展开了,以后可以出一些单文来讲。

4. 本文总结

其实本文没写什么很深入的内容,只把创建树、处理瓦片的全流程,以及一些零碎点提炼了出来,希望对读者有帮助。

截至发文,3DTiles 已经应用了有六七年了,也看到了 Cesium 团队为此付出的努力。

不好看?卡顿?确实有点,但是已经在努力了。下一代的 3DTiles 真的值得期待!

我认为,3DTiles 规范只是一种大规模空间三维数据的组织指导资料。它本身没有指导你怎么制作 LOD,也没有告诉你该如何把你的业务需求(分层分户、单体化、点击查询)如何塞到瓦片里,这都需要数据生产开发者的不懈努力,把 GPUPicking、Batch、数据调优手段都用起来,那么 3DTiles 与 glTF 才能焕发出强大的能力,CesiumJS 作为一个前端运行时,它在调优上已经做得很不错了。

简单总结如下:

  • 亮点:缓存机制
  • 难点:选择调度算法
  • 架构设计优点:平稳的接入了下一代 3DTiles 的同时还兼容了 1.0 版本

至此,CesiumJS 源码解读系列已经接近尾声,还有一篇关于资源处理和网络请求、多线程的文章,下篇见。

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转载自juejin.im/post/7115067261462773773