ArcGIS JSAPI 高级教程 - ArcGIS Maps SDK for JavaScript - 原生代码实现动态扩散效果
ArcGIS JSAPI 高级教程 - ArcGIS Maps SDK for JavaScript - 原生代码实现动态扩散效果
- 核心代码
- 完整代码：
- 在线示例
ArcGIS Maps SDK for JavaScript 从 4.29 开始增加 RenderNode 类，可以添加数据以及操作 FBO（ManagedFBO）；
通过操作 FBO，可以通过后处理实现很多效果，官方提供了几个示例，感兴趣可以看看。
本文介绍一下通过 FBO，实现动态扩散效果效果。
本文包括核心代码、完整代码以及在线示例。
核心代码
介绍一下原理：首先通过深度值和 uv，获取世界坐标，定义中心点，
将世界坐标投影到中心点的平面上，并根据点到平面的距离与指定半径的关系决定是否应用混合效果，
混合因子依据距离与半径的差值计算，实现平滑过渡，实现扩散效果。
并且控制混合效果的半径由 u_radius 变量决定，混合颜色由 test_color 变量定义。
#version 300 esprecision mediump float;
out mediump vec4 fragColor;in vec2 uv;// 页面颜色纹理
uniform sampler2D colorTex;
// 深度纹理
uniform sampler2D depthTex;// 相机视图矩阵
uniform mat4 u_viewMatrix;
// 相机投影矩阵
uniform mat4 u_projectionMatrix;
// 相机逆投影矩阵
uniform mat4 u_inverseProjectionMatrix;// 相机远近截面
uniform vec2 nearFar;// 动态颜色
uniform vec4 test_color;
// 扫描半径
uniform float u_radius;// 定义光线和观察者的世界位置
uniform vec3[2] u_lightWorldPosition;// 线性化深度
float linearizeDepth(float depth) {float depthNdc = depth * 2.0 - 1.0;return (2.0 * nearFar[0] * nearFar[1]) / (depthNdc * (nearFar[1] - nearFar[0]) - (nearFar[1] + nearFar[0]));
}// 获取深度值
float linearDepth(vec2 uv) {ivec2 iuv = ivec2(uv * vec2(textureSize(depthTex, 0)));return texelFetch(depthTex, iuv, 0).r;
}// 深度值获取坐标
vec4 getPositionByDepth(vec2 uv) {// 获取深度值float depth = linearDepth(uv);// 将深度值转换为视图空间中的Z值float viewZ = linearizeDepth(depth);// 计算裁剪空间中的W值float clipW = u_projectionMatrix[2][3] * viewZ + u_projectionMatrix[3][3];// 将纹理坐标和深度值转换为NDC坐标vec3 ndcPosition = vec3(uv, depth) * 2.0 - 1.0;// 将NDC坐标转换为裁剪坐标vec4 clipPosition = vec4(ndcPosition, 1.0) * clipW;// 将裁剪坐标变换回视图坐标vec4 viewPos = u_inverseProjectionMatrix * clipPosition;// 进行透视除法，将视图坐标转换为齐次坐标viewPos /= viewPos.w;// 返回视图空间中的位置return viewPos;
}// 将一个点投影到一个平面上。
vec3 pointProjectOnPlane(in vec3 planeNormal, in vec3 planeOrigin, in vec3 point) {// 计算从平面原点到点的向量vec3 v01 = point - planeOrigin;// 计算该向量与平面法线的点积float d = dot(planeNormal, v01);// 将点投影到平面上return (point - planeNormal * d);
}void main() {// 从颜色纹理中获取当前像素的颜色vec4 color = texture(colorTex, uv);// 将获取的颜色设置为片段颜色fragColor = color;// 转换坐标 start ========================================================================// 计算第一个光源位置在视图空间中的位置vec4 center0 = u_viewMatrix * vec4(u_lightWorldPosition[0], 1.0);center0 /= center0.w;// 计算第二个光源位置在视图空间中的位置vec4 center500 = u_viewMatrix * vec4(u_lightWorldPosition[1], 1.0);center500 /= center500.w;// 计算两个光源之间的法线，用于后续的投影计算vec3 circleNormal = normalize(center500.xyz - center0.xyz);// 转换坐标 end ========================================================================// 获取当前像素在视图空间中的位置vec4 viewPos = getPositionByDepth(uv);// 将视图空间中的点投影到一个平面上// 这个平面由扫描平面法线和扫描中心定义vec3 prjOnPlane = pointProjectOnPlane(circleNormal,center0.xyz,viewPos.xyz);// 计算投影点到扫描中心的距离float dis = length(prjOnPlane.xyz - center0.xyz);// 如果距离小于指定的半径，应用混合效果if (dis < u_radius) {// 计算混合因子float f = 1.0 - abs(u_radius - dis) / u_radius;f = pow(f, 4.0);// 根据混合因子混合当前颜色和测试颜色fragColor.rgb = mix(color.rgb, test_color.rgb/255.0, f);}
}完整代码：
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="utf-8"/><meta name="viewport" content="initial-scale=1, maximum-scale=1,user-scalable=no"/><title>Custom RenderNode - 扩散扫描效果 | Sample | ArcGIS Maps SDK for JavaScript 4.29</title><script type="text/javascript" src="https://openlayers.vip/examples/resources/dat_gui/dat.gui.js"></script><link rel="stylesheet" type="text/css" href="https://openlayers.vip/examples/resources/dat_gui/dat.gui.css"/><link rel="stylesheet" href="https://openlayers.vip/arcgis_api/4.30/esri/themes/light/main.css"/><script src="https://openlayers.vip/arcgis_api/4.30/init.js"></script><script src="https://openlayers.vip/examples/resources/renderCommon.js"></script><script type="module" src="https://openlayers.vip/arcgis_api/calcite-components/2.8.1/calcite.esm.js"></script><link rel="stylesheet" type="text/css" href="https://openlayers.vip/arcgis_api/calcite-components/2.8.1/calcite.css" /><style>html,body,#viewDiv {padding: 0;margin: 0;height: 100%;width: 100%;}</style>
</head>
<body>
<script>require(["esri/Map", "esri/views/SceneView", "esri/views/3d/webgl/RenderNode","esri/Graphic", "esri/views/3d/webgl","esri/geometry/SpatialReference","esri/widgets/Home","esri/layers/IntegratedMesh3DTilesLayer",], function (Map,SceneView,RenderNode,Graphic,webgl,SpatialReference,Home,IntegratedMesh3DTilesLayer,) {// 地面点const point = {type: "point", // autocasts as new Point()x: 114.17494271319552,y: 22.29474643685136,z: 1,viewH: 3000,};// 空中点const pointSky = {type: "point", // autocasts as new Point()x: 114.17494271319552,y: 22.29474643685136,z: 500};const {map, view} = initMap({Map, SceneView, Home},undefined,point);const layer = new IntegratedMesh3DTilesLayer({url: "http://openlayers.vip/cesium/3dtile/xianggang_1.1/tileset.json",title: "Utrecht Integrated Mesh 3D Tiles"});view.map.add(layer);const markerSymbol = {type: "simple-marker", // autocasts as new SimpleMarkerSymbol()color: [226, 119, 40],outline: {// autocasts as new SimpleLineSymbol()color: [255, 255, 255],width: 2}};// 创建点对象const pointGraphic = new Graphic({geometry: point,symbol: markerSymbol});view.graphics.add(pointGraphic);// 平铺点数据const points = [point.x, point.y, point.z,pointSky.x, pointSky.y, pointSky.z,];view.when(() => {// 世界坐标const localOriginRender = webgl.toRenderCoordinates(view,points,0,SpatialReference.WGS84,new Float32Array(points.length),0,(points.length) / 3,);// Derive a new subclass from RenderNode called LuminanceRenderNodeconst LuminanceRenderNode = RenderNode.createSubclass({constructor: function (param) {param = {...param}// consumes and produces define the location of the the render node in the render pipelinethis.consumes = {required: ["composite-color"]};this.produces = "composite-color";// 半径this.test_float = 500;// 持续时间this.test_brightness = 2000;// 颜色this.test_color = [0, 255, 255, 0.1];// 记录时间this._time = (new Date()).getTime();this.point = param.point;},// Ensure resources are cleaned up when render node is removeddestroy() {this.shaderProgram && this.gl?.deleteProgram(this.shaderProgram);this.positionBuffer && this.gl?.deleteBuffer(this.positionBuffer);this.vao && this.gl?.deleteVertexArray(this.vao);},properties: {// Define getter and setter for class member enabledenabled: {get: function () {return this.produces != null;},set: function (value) {// Setting produces to null disables the render nodethis.produces = value ? "composite-color" : null;this.requestRender();}}},render(inputs) {// We need color texture from the composite render targetconst input = inputs.find(({name}) => name === "composite-color");const color = input.getTexture();// Acquire the composite framebuffer object, and bind framebuffer as current targetconst output = this.acquireOutputFramebuffer();const gl = this.gl;const depth = input.getTexture(gl.DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT);// Clear newly acquired framebuffergl.clearColor(0, 0, 0, 0);gl.colorMask(true, true, true, true);gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);// 激活透明activeOpacity(gl);// Prepare custom shaders and geometry for screenspace renderingthis.ensureShader(gl);this.ensureScreenSpacePass(gl);// Bind custom programgl.useProgram(this.shaderProgram);// Use composite-color render target to be modified in the shader// 绑定颜色纹理gl.activeTexture(gl.TEXTURE0);gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, color.glName);gl.uniform1i(this.textureUniformLocation, 0);// 绑定深度纹理gl.activeTexture(gl.TEXTURE2);gl.bindTexture(gl.TEXTURE_2D, depth.glName);gl.uniform1i(this.depthTextureUniformLocation, 2);gl.uniform2fv(this.nearFarUniformLocation, [this.camera.near, this.camera.far]);gl.uniform1f(this.scanRadiusUniformLocation,this.test_float * (((new Date()).getTime() - this._time) % this.test_brightness) / this.test_brightness);gl.uniform4fv(this.textureUniformTestColor, this.test_color);gl.uniform3fv(this.textureUniformLightWorldPosition, this.point);// 激活相机矩阵activeMatrix(this);// Issue the render call for a screen space render passgl.bindVertexArray(this.vao);gl.drawArrays(gl.TRIANGLES, 0, 3);// use depth from input on output framebufferoutput.attachDepth(input.getAttachment(gl.DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT));this.requestRender();return output;},shaderProgram: null,textureUniformLocation: null,depthTextureUniformLocation: null,positionLocation: null,vao: null,positionBuffer: null,// Setup screen space filling triangleensureScreenSpacePass(gl) {if (this.vao) {return;}this.vao = gl.createVertexArray();gl.bindVertexArray(this.vao);this.positionBuffer = gl.createBuffer();gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, this.positionBuffer);const vertices = new Float32Array([-1.0, -1.0, 3.0, -1.0, -1.0, 3.0]);gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW);gl.vertexAttribPointer(this.positionLocation, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);gl.enableVertexAttribArray(this.positionLocation);gl.bindVertexArray(null);},// Setup custom shader programsensureShader(gl) {if (this.shaderProgram != null) {return;}// The vertex shader programconst vshader = `#version 300 esin vec2 position;out vec2 uv;void main() {uv = position * 0.5 + vec2(0.5);gl_Position = vec4(position, 0.0, 1.0);}`;// The fragment shader program applying a greyscsale conversionconst fshader = `#version 300 esprecision mediump float;out mediump vec4 fragColor;in vec2 uv;// 页面颜色纹理uniform sampler2D colorTex;// 深度纹理uniform sampler2D depthTex;// 相机视图矩阵uniform mat4 u_viewMatrix;// 相机投影矩阵uniform mat4 u_projectionMatrix;// 相机逆投影矩阵uniform mat4 u_inverseProjectionMatrix;// 相机远近截面uniform vec2 nearFar;// 动态颜色uniform vec4 test_color;// 扫描半径uniform float u_radius;// 定义光线和观察者的世界位置uniform vec3[2] u_lightWorldPosition;// 线性化深度float linearizeDepth(float depth) {float depthNdc = depth * 2.0 - 1.0;return (2.0 * nearFar[0] * nearFar[1]) / (depthNdc * (nearFar[1] - nearFar[0]) - (nearFar[1] + nearFar[0]));}// 获取深度值float linearDepth(vec2 uv) {ivec2 iuv = ivec2(uv * vec2(textureSize(depthTex, 0)));return texelFetch(depthTex, iuv, 0).r;}// 深度值获取坐标vec4 getPositionByDepth(vec2 uv) {// 获取深度值float depth = linearDepth(uv);// 将深度值转换为视图空间中的Z值float viewZ = linearizeDepth(depth);// 计算裁剪空间中的W值float clipW = u_projectionMatrix[2][3] * viewZ + u_projectionMatrix[3][3];// 将纹理坐标和深度值转换为NDC坐标vec3 ndcPosition = vec3(uv, depth) * 2.0 - 1.0;// 将NDC坐标转换为裁剪坐标vec4 clipPosition = vec4(ndcPosition, 1.0) * clipW;// 将裁剪坐标变换回视图坐标vec4 viewPos = u_inverseProjectionMatrix * clipPosition;// 进行透视除法，将视图坐标转换为齐次坐标viewPos /= viewPos.w;// 返回视图空间中的位置return viewPos;}// 将一个点投影到一个平面上。vec3 pointProjectOnPlane(in vec3 planeNormal, in vec3 planeOrigin, in vec3 point) {// 计算从平面原点到点的向量vec3 v01 = point - planeOrigin;// 计算该向量与平面法线的点积float d = dot(planeNormal, v01);// 将点投影到平面上return (point - planeNormal * d);}void main() {// 从颜色纹理中获取当前像素的颜色vec4 color = texture(colorTex, uv);// 将获取的颜色设置为片段颜色fragColor = color;// 转换坐标 start ========================================================================// 计算第一个光源位置在视图空间中的位置vec4 center0 = u_viewMatrix * vec4(u_lightWorldPosition[0], 1.0);center0 /= center0.w;// 计算第二个光源位置在视图空间中的位置vec4 center500 = u_viewMatrix * vec4(u_lightWorldPosition[1], 1.0);center500 /= center500.w;// 计算两个光源之间的法线，用于后续的投影计算vec3 circleNormal = normalize(center500.xyz - center0.xyz);// 转换坐标 end ========================================================================// 获取当前像素在视图空间中的位置vec4 viewPos = getPositionByDepth(uv);// 将视图空间中的点投影到一个平面上// 这个平面由扫描平面法线和扫描中心定义vec3 prjOnPlane = pointProjectOnPlane(circleNormal,center0.xyz,viewPos.xyz);// 计算投影点到扫描中心的距离float dis = length(prjOnPlane.xyz - center0.xyz);// 如果距离小于指定的半径，应用混合效果if (dis < u_radius) {// 计算混合因子float f = 1.0 - abs(u_radius - dis) / u_radius;f = pow(f, 4.0);// 根据混合因子混合当前颜色和测试颜色fragColor.rgb = mix(color.rgb, test_color.rgb/255.0, f);}}`;this.shaderProgram = initWebgl2Shaders(gl, vshader, fshader);this.nearFarUniformLocation = gl.getUniformLocation(this.shaderProgram, "nearFar");this.textureUniformLocation = gl.getUniformLocation(this.shaderProgram, "colorTex");this.depthTextureUniformLocation = gl.getUniformLocation(this.shaderProgram, "depthTex");this.textureUniformTestColor = gl.getUniformLocation(this.shaderProgram, "test_color");this.textureUniformLightWorldPosition =gl.getUniformLocation(this.shaderProgram, "u_lightWorldPosition");this.scanRadiusUniformLocation = gl.getUniformLocation(this.shaderProgram, 'u_radius');this.positionLocation = gl.getAttribLocation(this.shaderProgram, "position");}});// Initializes the new custom render node and connects to SceneViewconst luminanceRenderNode = new LuminanceRenderNode({view, point:localOriginRender});var gui = new dat.GUI();gui.add(luminanceRenderNode, 'test_float', 0, 1000).name('扫描半径');gui.add(luminanceRenderNode, 'test_brightness', 0, 4000).name('持续时间');var colorController = gui.addColor(luminanceRenderNode, 'test_color').name('颜色');// Toggle button to enable/disable the custom render nodeconst renderNodeToggle = document.getElementById("renderNodeToggle");renderNodeToggle.addEventListener("calciteSwitchChange", () => {luminanceRenderNode.enabled = !luminanceRenderNode.enabled;});});});
</script>
<calcite-block open heading="Toggle Render Node" id="renderNodeUI"><calcite-label layout="inline">Color<calcite-switch id="renderNodeToggle" checked></calcite-switch>Grayscale</calcite-label>
</calcite-block>
<div id="viewDiv"></div>
</body>
</html>
在线示例
ArcGIS Maps SDK for JavaScript 在线示例：原生代码实现动态扩散效果
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