Cesium 源码解析 float 与 rgba相互转化

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#cesium

于 2023-03-07 15:10:14 首次发布

文章讲述了在Cesium中如何将浮点深度值转换为RGBA格式来适应GPU渲染，以及对UV坐标的压缩方法。通过编码和解码函数，浮点深度值在[0,1]范围内被转换并存储在RGBA纹理中，而UV坐标则被压缩到单个浮点数，保留12位精度。这些技术用于优化地形数据的存储和传输。

1、float深度值转rgba纹素值

cesium中将float转换为rgba主要是为了解决显卡不支持float类型纹理的问题，例如将像素着色器中的深度提取出来，由于在opengl的规范当中将pixel shader中的数据提取出来的方法是保存成像素值，而低端的显卡硬件都支持将像素保存成rgba格式的[0~1]范围的值，这就需要将float转换成rgba的方式进行渲染，而后在将这个渲染出的结果中还原原来的float数据。

cesium中glsl相关的代码是：

/**
 * Unpacks a vec4 depth value to a float in [0, 1) range.
 *
 * @name czm_unpackDepth
 * @glslFunction
 *
 * @param {vec4} packedDepth The packed depth.
 *
 * @returns {float} The floating-point depth in [0, 1) range.
 */
 float czm_unpackDepth(vec4 packedDepth)
 {
    // See Aras Pranckevičius' post Encoding Floats to RGBA
    // http://aras-p.info/blog/2009/07/30/encoding-floats-to-rgba-the-final/
    return dot(packedDepth, vec4(1.0, 1.0 / 255.0, 1.0 / 65025.0, 1.0 / 16581375.0));
 }

/**
 * Packs a depth value into a vec3 that can be represented by unsigned bytes.
 *
 * @name czm_packDepth
 * @glslFunction
 *
 * @param {float} depth The floating-point depth.
 * @returns {vec3} The packed depth.
 */
vec4 czm_packDepth(float depth)
{
    // See Aras Pranckevičius' post Encoding Floats to RGBA
    // http://aras-p.info/blog/2009/07/30/encoding-floats-to-rgba-the-final/
    vec4 enc = vec4(1.0, 255.0, 65025.0, 16581375.0) * depth;
    enc = fract(enc);
    enc -= enc.yzww * vec4(1.0 / 255.0, 1.0 / 255.0, 1.0 / 255.0, 0.0);
    return enc;
}

整个计算过程如下：

1 将float转换为rbga的过程vec4 czm_packDepth(float depth)如下：

1.1 假设depth为深度值，这个深度值是介于(0~1)开区间之间的，对于不在这个范围内的值可