在Cesium应用中使用Shader进行定制化渲染

# 1.1 什么是Cesium

Cesium是一个基于WebGL的开源虚拟地球引擎，可以实现高性能的全球三维地图可视化。其支持地理信息系统（GIS）、游戏开发、虚拟现实等领域的应用。

#### 1.1.1 Cesium的起源

Cesium最初由NICTA（澳大利亚信息通信技术研究所）开发，现为AGI（Analytical Graphics Inc.）公司维护。它的目标是提供一个开放、灵活的平台，使开发人员能够在现代网络浏览器中创建令人惊叹的虚拟地球应用。

#### 1.1.2 Cesium的特点

Cesium具有高度可定制性、支持各种数据格式的加载、流畅的动画效果以及跨平台兼容性。它的强大之处在于可以实现高度交互性和可视化效果，让用户沉浸于逼真的虚拟地球体验中。

# 2. 了解Shader的基本概念**

#### **2.1 什么是Shader**

在计算机图形学中，Shader（着色器）是一种可以在 GPU 上运行的程序，用于控制图形渲染的过程。Shader 分为顶点着色器和片段着色器两种主要类型。

##### **2.1.1 顶点着色器**

顶点着色器是用来处理顶点信息的程序，主要负责将 3D 模型的顶点位置转换为屏幕空间坐标。它可以对顶点的位置、法线、纹理坐标等属性进行转换和处理。

// 顶点着色器代码示例
attribute vec3 position;
attribute vec2 texCoord;
uniform mat4 modelViewProjection;
varying vec2 v_texCoord;

void main() {
    gl_Position = modelViewProjection * vec4(position, 1.0);
    v_texCoord = texCoord;
}

##### **2.1.2 片段着色器**

片段着色器负责处理图元上的每个片段（像素），并计算最终像素的颜色。在片段着色器中，可以实现光照效果、纹理贴图等。

// 片段着色器代码示例
precision mediump float;
varying vec2 v_texCoord;
uniform sampler2D texture;

void main() {
    gl_FragColor = texture2D(texture, v_texCoord);
}

##### **2.1.3 Shader语言**

Shader 语言通常使用类似 C 语言的语法，如 GLSL (OpenGL Shading Language) 和 HLSL (High-Level Shader Language)。它们为开发人员提供了丰富的功能和灵活性。

#### **2.2 Shader的作用**

Shader 在图形渲染中起着至关重要的作用，它可以实现各种复杂的渲染效果，包括光照、阴影、纹理处理等。

##### **2.2.1 图形渲染**

Shader 可以控制顶点和像素的属性，从而实现各种绚丽多彩的图形渲染效果，如平滑过渡、反射效果等。

##### **2.2.2 光照效果**

通过在 Shader 中计算光照模型，可以实现逼真的光照效果，包括漫反射、镜面反射和环境光遮蔽等。

##### **2.2.3 纹理处理**

Shader 可以对纹理进行处理，实现贴图、纹理混合、扰动等效果，为物体赋予更加生动的外观。

综上所述，Shader 是图形渲染中不可或缺的工具，通过编写精确的 Shader 程序，可以让我们实现更加复杂和逼真的图形效果。

# 3. **3.1 在Cesium中设置Shader**

Shader是一种定义图形特效的程序，广泛应用于图形渲染中。在Cesium中，我们可以通过设置Shader实现更加个性化和炫目的效果。下面将介绍如何在Cesium中使用Shader渲染3D模型、自定义Shader进行地形渲染以及实现动态效果。

#### **3.1.1 使用Shader渲染3D模型**

使用Shader渲染3D模型是一种常见的需求，可以通过自定义Shader程序来调整模型的外观。下面是一个使用Shader渲染的简单示例：

// 顶点着色器程序
const vs = `
attribute vec3 position;
void main(){
    gl_Position = vec4(position, 1.0);
}
`;

// 片段着色器程序
const fs = `
void main(){
    gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
}
`;

// 创建Shader材质
const primitive = new Cesium.Primitive({
    geometryInstances: new Cesium.GeometryInstance({
        geometry: new Cesium.Primitive({
            geometry: