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Cesium圆锥渐变色实现：融合顶点着色器、Canvas动态贴图与静态纹理的多方案整合

news 2025/6/13 7:35:52

在Cesium中渲染圆锥体时，无论采用顶点着色器、Canvas动态贴图还是静态图片贴图，其渐变色均需满足以下条件：

圆形结构：渐变范围限定在圆锥底面的圆形区域内。
径向扩散：颜色从圆心向外逐步变化（如红→黄→蓝）。
一致性：三种方案均基于“圆形中心→边缘”的渐变逻辑。

方案一：顶点着色器动态计算（实时性最高）

特点：通过GLSL代码直接计算圆心到边缘的距离，实现纯圆形渐变。

// 创建圆锥几何体（底面为圆形）
const coneGeometry = Cesium.CylinderGeometry.createGeometry(new Cesium.CylinderGeometry({length: 200000,topRadius: 0,bottomRadius: 100000, // 底面半径vertexFormat: Cesium.PerInstanceColorAppearance.VERTEX_FORMAT,})
);// 自定义着色器：基于UV距离计算圆形渐变
const material = new Cesium.Material({fabric: {type: 'RadialGradientCone',source: `czm_material czm_getMaterial(czm_materialInput materialInput) {czm_material material = czm_getDefaultMaterial(materialInput);// 计算当前像素到圆心的距离（UV坐标系中）vec2 st = materialInput.st;vec2 center = vec2(0.5, 0.5); // 圆心位置float distance = length(st - center); // 径向距离// 归一化到 [0,1]，确保渐变从中心向外扩展float normalizedDistance = clamp(distance / 0.5, 0.0, 1.0);// 圆形渐变逻辑（红→黄→蓝）if (normalizedDistance < 0.33) {material.diffuse = vec3(1.0, 0.0, 0.0); // 红色} else if (normalizedDistance < 0.66) {material.diffuse = vec3(1.0, 1.0, 0.0); // 黄色} else {material.diffuse = vec3(0.0, 0.0, 1.0); // 蓝色}// 透明度随距离增加而降低material.alpha = 1.0 - normalizedDistance * 0.5;return material;}`,uniforms: {},},
});// 应用到Primitive
const geometryInstance = new Cesium.GeometryInstance({ geometry: coneGeometry });
const primitive = new Cesium.Primitive({geometryInstances: geometryInstance,appearance: new Cesium.MaterialAppearance({material: material,closed: true,}),
});
viewer.scene.primitives.add(primitive);

关键点：

length(st - center)：确保渐变方向从圆心向外。
clamp(distance / 0.5, 0.0, 1.0)：限制渐变范围在圆形区域内。
实时性：适合动态属性（如风速、温度）驱动的渐变。

方案二：Canvas动态生成径向渐变贴图（灵活性高）

特点：通过Canvas绘制径向渐变圆形纹理，贴合圆锥底面。

// 1. 创建Canvas并绘制圆形径向渐变
const canvas = document.createElement('canvas');
canvas.width = 256;
canvas.height = 256;
const ctx = canvas.getContext('2d');// 定义径向渐变（圆心→边缘）
const gradient = ctx.createRadialGradient(128, 128, 0, 128, 128, 128);
gradient.addColorStop(0, 'red');
gradient.addColorStop(0.5, 'yellow');
gradient.addColorStop(1, 'blue');
ctx.fillStyle = gradient;
ctx.fillRect(0, 0, 256, 256);// 2. 将Canvas转换为ImageResource
const imageResource = new Cesium.ImageResource({source: canvas,
});// 3. 创建贴图材质（圆形渐变）
const imageMaterial = new Cesium.Material({fabric: {type: 'ImageRadialGradient',source: `czm_material czm_getMaterial(czm_materialInput materialInput) {czm_material material = czm_getDefaultMaterial(materialInput);vec2 st = materialInput.st;vec4 color = texture(imageMap, st);material.diffuse = color.rgb;material.alpha = color.a;return material;}`,uniforms: {imageMap: imageResource,},},
});// 应用到Primitive
const geometryInstance = new Cesium.GeometryInstance({ geometry: coneGeometry });
const primitive = new Cesium.Primitive({geometryInstances: geometryInstance,appearance: new Cesium.MaterialAppearance({material: imageMaterial,closed: true,}),
});
viewer.scene.primitives.add(primitive);

关键点：

createRadialGradient：Canvas API原生支持径向渐变。
贴图适配：需确保圆锥底面UV映射为正方形区域（避免拉伸）。
灵活性：可动态调整Canvas渐变参数（如颜色分段）。

方案三：静态图片贴图（性能最优）

特点：预加载圆形渐变图片，适合固定渐变逻辑。

// 1. 准备静态圆形渐变图片（如 gradient.png）
const imageMaterial = new Cesium.Material({fabric: {type: 'StaticRadialGradient',source: `czm_material czm_getMaterial(czm_materialInput materialInput) {czm_material material = czm_getDefaultMaterial(materialInput);vec2 st = materialInput.st;vec4 color = texture(staticMap, st);material.diffuse = color.rgb;material.alpha = color.a;return material;}`,uniforms: {staticMap: 'path/to/gradient.png', // 需预先绘制圆形渐变},},
});// 应用到Primitive
const geometryInstance = new Cesium.GeometryInstance({ geometry: coneGeometry });
const primitive = new Cesium.Primitive({geometryInstances: geometryInstance,appearance: new Cesium.MaterialAppearance({material: imageMaterial,closed: true,}),
});
viewer.scene.primitives.add(primitive);

关键点：

图片设计：需手动绘制或生成圆形径向渐变（如Photoshop或程序生成）。
性能优势：无需运行时计算，适合大规模渲染。

三种方案对比与选择建议

方案	渐变类型	实时性	灵活性	性能	适用场景
顶点着色器	✅ 圆形径向	✅ 高	✅ 高	✅ 高	动态属性驱动、实时变化
Canvas动态贴图	✅ 圆形径向	⚠ 中	✅ 高	⚠ 中	复杂渐变、交互式调整
静态图片贴图	✅ 圆形径向	❌ 低	❌ 低	✅ 高	固定渐变、大规模渲染