yzt
2023-05-05 4c558c77a6a9d23f057f094c4dc3e315eabef497
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
import AttributeCompression from "./AttributeCompression.js";
import Cartesian2 from "./Cartesian2.js";
import Cartesian3 from "./Cartesian3.js";
import ComponentDatatype from "./ComponentDatatype.js";
import defaultValue from "./defaultValue.js";
import defined from "./defined.js";
import CesiumMath from "./Math.js";
import Matrix4 from "./Matrix4.js";
import TerrainExaggeration from "./TerrainExaggeration.js";
import TerrainQuantization from "./TerrainQuantization.js";
 
var cartesian3Scratch = new Cartesian3();
var cartesian3DimScratch = new Cartesian3();
var cartesian2Scratch = new Cartesian2();
var matrix4Scratch = new Matrix4();
var matrix4Scratch2 = new Matrix4();
 
var SHIFT_LEFT_12 = Math.pow(2.0, 12.0);
 
/**
 * Data used to quantize and pack the terrain mesh. The position can be unpacked for picking and all attributes
 * are unpacked in the vertex shader.
 *
 * @alias TerrainEncoding
 * @constructor
 *
 * @param {Cartesian3} center The center point of the vertices.
 * @param {AxisAlignedBoundingBox} axisAlignedBoundingBox The bounds of the tile in the east-north-up coordinates at the tiles center.
 * @param {Number} minimumHeight The minimum height.
 * @param {Number} maximumHeight The maximum height.
 * @param {Matrix4} fromENU The east-north-up to fixed frame matrix at the center of the terrain mesh.
 * @param {Boolean} hasVertexNormals If the mesh has vertex normals.
 * @param {Boolean} [hasWebMercatorT=false] true if the terrain data includes a Web Mercator texture coordinate; otherwise, false.
 * @param {Boolean} [hasGeodeticSurfaceNormals=false] true if the terrain data includes geodetic surface normals; otherwise, false.
 * @param {Number} [exaggeration=1.0] A scalar used to exaggerate terrain.
 * @param {Number} [exaggerationRelativeHeight=0.0] The relative height from which terrain is exaggerated.
 *
 * @private
 */
function TerrainEncoding(
  center,
  axisAlignedBoundingBox,
  minimumHeight,
  maximumHeight,
  fromENU,
  hasVertexNormals,
  hasWebMercatorT,
  hasGeodeticSurfaceNormals,
  exaggeration,
  exaggerationRelativeHeight
) {
  var quantization = TerrainQuantization.NONE;
  var toENU;
  var matrix;
 
  if (
    defined(axisAlignedBoundingBox) &&
    defined(minimumHeight) &&
    defined(maximumHeight) &&
    defined(fromENU)
  ) {
    var minimum = axisAlignedBoundingBox.minimum;
    var maximum = axisAlignedBoundingBox.maximum;
 
    var dimensions = Cartesian3.subtract(
      maximum,
      minimum,
      cartesian3DimScratch
    );
    var hDim = maximumHeight - minimumHeight;
    var maxDim = Math.max(Cartesian3.maximumComponent(dimensions), hDim);
 
    if (maxDim < SHIFT_LEFT_12 - 1.0) {
      quantization = TerrainQuantization.BITS12;
    } else {
      quantization = TerrainQuantization.NONE;
    }
 
    toENU = Matrix4.inverseTransformation(fromENU, new Matrix4());
 
    var translation = Cartesian3.negate(minimum, cartesian3Scratch);
    Matrix4.multiply(
      Matrix4.fromTranslation(translation, matrix4Scratch),
      toENU,
      toENU
    );
 
    var scale = cartesian3Scratch;
    scale.x = 1.0 / dimensions.x;
    scale.y = 1.0 / dimensions.y;
    scale.z = 1.0 / dimensions.z;
    Matrix4.multiply(Matrix4.fromScale(scale, matrix4Scratch), toENU, toENU);
 
    matrix = Matrix4.clone(fromENU);
    Matrix4.setTranslation(matrix, Cartesian3.ZERO, matrix);
 
    fromENU = Matrix4.clone(fromENU, new Matrix4());
 
    var translationMatrix = Matrix4.fromTranslation(minimum, matrix4Scratch);
    var scaleMatrix = Matrix4.fromScale(dimensions, matrix4Scratch2);
    var st = Matrix4.multiply(translationMatrix, scaleMatrix, matrix4Scratch);
 
    Matrix4.multiply(fromENU, st, fromENU);
    Matrix4.multiply(matrix, st, matrix);
  }
 
  /**
   * How the vertices of the mesh were compressed.
   * @type {TerrainQuantization}
   */
  this.quantization = quantization;
 
  /**
   * The minimum height of the tile including the skirts.
   * @type {Number}
   */
  this.minimumHeight = minimumHeight;
 
  /**
   * The maximum height of the tile.
   * @type {Number}
   */
  this.maximumHeight = maximumHeight;
 
  /**
   * The center of the tile.
   * @type {Cartesian3}
   */
  this.center = Cartesian3.clone(center);
 
  /**
   * A matrix that takes a vertex from the tile, transforms it to east-north-up at the center and scales
   * it so each component is in the [0, 1] range.
   * @type {Matrix4}
   */
  this.toScaledENU = toENU;
 
  /**
   * A matrix that restores a vertex transformed with toScaledENU back to the earth fixed reference frame
   * @type {Matrix4}
   */
  this.fromScaledENU = fromENU;
 
  /**
   * The matrix used to decompress the terrain vertices in the shader for RTE rendering.
   * @type {Matrix4}
   */
  this.matrix = matrix;
 
  /**
   * The terrain mesh contains normals.
   * @type {Boolean}
   */
  this.hasVertexNormals = hasVertexNormals;
 
  /**
   * The terrain mesh contains a vertical texture coordinate following the Web Mercator projection.
   * @type {Boolean}
   */
  this.hasWebMercatorT = defaultValue(hasWebMercatorT, false);
 
  /**
   * The terrain mesh contains geodetic surface normals, used for terrain exaggeration.
   * @type {Boolean}
   */
  this.hasGeodeticSurfaceNormals = defaultValue(
    hasGeodeticSurfaceNormals,
    false
  );
 
  /**
   * A scalar used to exaggerate terrain.
   * @type {Number}
   */
  this.exaggeration = defaultValue(exaggeration, 1.0);
 
  /**
   * The relative height from which terrain is exaggerated.
   */
  this.exaggerationRelativeHeight = defaultValue(
    exaggerationRelativeHeight,
    0.0
  );
 
  /**
   * The number of components in each vertex. This value can differ with different quantizations.
   * @type {Number}
   */
  this.stride = 0;
 
  this._offsetGeodeticSurfaceNormal = 0;
  this._offsetVertexNormal = 0;
 
  // Calculate the stride and offsets declared above
  this._calculateStrideAndOffsets();
}
 
TerrainEncoding.prototype.encode = function (
  vertexBuffer,
  bufferIndex,
  position,
  uv,
  height,
  normalToPack,
  webMercatorT,
  geodeticSurfaceNormal
) {
  var u = uv.x;
  var v = uv.y;
 
  if (this.quantization === TerrainQuantization.BITS12) {
    position = Matrix4.multiplyByPoint(
      this.toScaledENU,
      position,
      cartesian3Scratch
    );
 
    position.x = CesiumMath.clamp(position.x, 0.0, 1.0);
    position.y = CesiumMath.clamp(position.y, 0.0, 1.0);
    position.z = CesiumMath.clamp(position.z, 0.0, 1.0);
 
    var hDim = this.maximumHeight - this.minimumHeight;
    var h = CesiumMath.clamp((height - this.minimumHeight) / hDim, 0.0, 1.0);
 
    Cartesian2.fromElements(position.x, position.y, cartesian2Scratch);
    var compressed0 = AttributeCompression.compressTextureCoordinates(
      cartesian2Scratch
    );
 
    Cartesian2.fromElements(position.z, h, cartesian2Scratch);
    var compressed1 = AttributeCompression.compressTextureCoordinates(
      cartesian2Scratch
    );
 
    Cartesian2.fromElements(u, v, cartesian2Scratch);
    var compressed2 = AttributeCompression.compressTextureCoordinates(
      cartesian2Scratch
    );
 
    vertexBuffer[bufferIndex++] = compressed0;
    vertexBuffer[bufferIndex++] = compressed1;
    vertexBuffer[bufferIndex++] = compressed2;
 
    if (this.hasWebMercatorT) {
      Cartesian2.fromElements(webMercatorT, 0.0, cartesian2Scratch);
      var compressed3 = AttributeCompression.compressTextureCoordinates(
        cartesian2Scratch
      );
      vertexBuffer[bufferIndex++] = compressed3;
    }
  } else {
    Cartesian3.subtract(position, this.center, cartesian3Scratch);
 
    vertexBuffer[bufferIndex++] = cartesian3Scratch.x;
    vertexBuffer[bufferIndex++] = cartesian3Scratch.y;
    vertexBuffer[bufferIndex++] = cartesian3Scratch.z;
    vertexBuffer[bufferIndex++] = height;
    vertexBuffer[bufferIndex++] = u;
    vertexBuffer[bufferIndex++] = v;
 
    if (this.hasWebMercatorT) {
      vertexBuffer[bufferIndex++] = webMercatorT;
    }
  }
 
  if (this.hasVertexNormals) {
    vertexBuffer[bufferIndex++] = AttributeCompression.octPackFloat(
      normalToPack
    );
  }
 
  if (this.hasGeodeticSurfaceNormals) {
    vertexBuffer[bufferIndex++] = geodeticSurfaceNormal.x;
    vertexBuffer[bufferIndex++] = geodeticSurfaceNormal.y;
    vertexBuffer[bufferIndex++] = geodeticSurfaceNormal.z;
  }
 
  return bufferIndex;
};
 
var scratchPosition = new Cartesian3();
var scratchGeodeticSurfaceNormal = new Cartesian3();
 
TerrainEncoding.prototype.addGeodeticSurfaceNormals = function (
  oldBuffer,
  newBuffer,
  ellipsoid
) {
  if (this.hasGeodeticSurfaceNormals) {
    return;
  }
 
  var oldStride = this.stride;
  var vertexCount = oldBuffer.length / oldStride;
  this.hasGeodeticSurfaceNormals = true;
  this._calculateStrideAndOffsets();
  var newStride = this.stride;
 
  for (var index = 0; index < vertexCount; index++) {
    for (var offset = 0; offset < oldStride; offset++) {
      var oldIndex = index * oldStride + offset;
      var newIndex = index * newStride + offset;
      newBuffer[newIndex] = oldBuffer[oldIndex];
    }
    var position = this.decodePosition(newBuffer, index, scratchPosition);
    var geodeticSurfaceNormal = ellipsoid.geodeticSurfaceNormal(
      position,
      scratchGeodeticSurfaceNormal
    );
 
    var bufferIndex = index * newStride + this._offsetGeodeticSurfaceNormal;
    newBuffer[bufferIndex] = geodeticSurfaceNormal.x;
    newBuffer[bufferIndex + 1] = geodeticSurfaceNormal.y;
    newBuffer[bufferIndex + 2] = geodeticSurfaceNormal.z;
  }
};
 
TerrainEncoding.prototype.removeGeodeticSurfaceNormals = function (
  oldBuffer,
  newBuffer
) {
  if (!this.hasGeodeticSurfaceNormals) {
    return;
  }
 
  var oldStride = this.stride;
  var vertexCount = oldBuffer.length / oldStride;
  this.hasGeodeticSurfaceNormals = false;
  this._calculateStrideAndOffsets();
  var newStride = this.stride;
 
  for (var index = 0; index < vertexCount; index++) {
    for (var offset = 0; offset < newStride; offset++) {
      var oldIndex = index * oldStride + offset;
      var newIndex = index * newStride + offset;
      newBuffer[newIndex] = oldBuffer[oldIndex];
    }
  }
};
 
TerrainEncoding.prototype.decodePosition = function (buffer, index, result) {
  if (!defined(result)) {
    result = new Cartesian3();
  }
 
  index *= this.stride;
 
  if (this.quantization === TerrainQuantization.BITS12) {
    var xy = AttributeCompression.decompressTextureCoordinates(
      buffer[index],
      cartesian2Scratch
    );
    result.x = xy.x;
    result.y = xy.y;
 
    var zh = AttributeCompression.decompressTextureCoordinates(
      buffer[index + 1],
      cartesian2Scratch
    );
    result.z = zh.x;
 
    return Matrix4.multiplyByPoint(this.fromScaledENU, result, result);
  }
 
  result.x = buffer[index];
  result.y = buffer[index + 1];
  result.z = buffer[index + 2];
  return Cartesian3.add(result, this.center, result);
};
 
TerrainEncoding.prototype.getExaggeratedPosition = function (
  buffer,
  index,
  result
) {
  result = this.decodePosition(buffer, index, result);
 
  var exaggeration = this.exaggeration;
  var exaggerationRelativeHeight = this.exaggerationRelativeHeight;
  var hasExaggeration = exaggeration !== 1.0;
  if (hasExaggeration && this.hasGeodeticSurfaceNormals) {
    var geodeticSurfaceNormal = this.decodeGeodeticSurfaceNormal(
      buffer,
      index,
      scratchGeodeticSurfaceNormal
    );
    var rawHeight = this.decodeHeight(buffer, index);
    var heightDifference =
      TerrainExaggeration.getHeight(
        rawHeight,
        exaggeration,
        exaggerationRelativeHeight
      ) - rawHeight;
 
    // some math is unrolled for better performance
    result.x += geodeticSurfaceNormal.x * heightDifference;
    result.y += geodeticSurfaceNormal.y * heightDifference;
    result.z += geodeticSurfaceNormal.z * heightDifference;
  }
 
  return result;
};
 
TerrainEncoding.prototype.decodeTextureCoordinates = function (
  buffer,
  index,
  result
) {
  if (!defined(result)) {
    result = new Cartesian2();
  }
 
  index *= this.stride;
 
  if (this.quantization === TerrainQuantization.BITS12) {
    return AttributeCompression.decompressTextureCoordinates(
      buffer[index + 2],
      result
    );
  }
 
  return Cartesian2.fromElements(buffer[index + 4], buffer[index + 5], result);
};
 
TerrainEncoding.prototype.decodeHeight = function (buffer, index) {
  index *= this.stride;
 
  if (this.quantization === TerrainQuantization.BITS12) {
    var zh = AttributeCompression.decompressTextureCoordinates(
      buffer[index + 1],
      cartesian2Scratch
    );
    return (
      zh.y * (this.maximumHeight - this.minimumHeight) + this.minimumHeight
    );
  }
 
  return buffer[index + 3];
};
 
TerrainEncoding.prototype.decodeWebMercatorT = function (buffer, index) {
  index *= this.stride;
 
  if (this.quantization === TerrainQuantization.BITS12) {
    return AttributeCompression.decompressTextureCoordinates(
      buffer[index + 3],
      cartesian2Scratch
    ).x;
  }
 
  return buffer[index + 6];
};
 
TerrainEncoding.prototype.getOctEncodedNormal = function (
  buffer,
  index,
  result
) {
  index = index * this.stride + this._offsetVertexNormal;
 
  var temp = buffer[index] / 256.0;
  var x = Math.floor(temp);
  var y = (temp - x) * 256.0;
 
  return Cartesian2.fromElements(x, y, result);
};
 
TerrainEncoding.prototype.decodeGeodeticSurfaceNormal = function (
  buffer,
  index,
  result
) {
  index = index * this.stride + this._offsetGeodeticSurfaceNormal;
 
  result.x = buffer[index];
  result.y = buffer[index + 1];
  result.z = buffer[index + 2];
  return result;
};
 
TerrainEncoding.prototype._calculateStrideAndOffsets = function () {
  var vertexStride = 0;
 
  switch (this.quantization) {
    case TerrainQuantization.BITS12:
      vertexStride += 3;
      break;
    default:
      vertexStride += 6;
  }
  if (this.hasWebMercatorT) {
    vertexStride += 1;
  }
  if (this.hasVertexNormals) {
    this._offsetVertexNormal = vertexStride;
    vertexStride += 1;
  }
  if (this.hasGeodeticSurfaceNormals) {
    this._offsetGeodeticSurfaceNormal = vertexStride;
    vertexStride += 3;
  }
 
  this.stride = vertexStride;
};
 
var attributesIndicesNone = {
  position3DAndHeight: 0,
  textureCoordAndEncodedNormals: 1,
  geodeticSurfaceNormal: 2,
};
var attributesIndicesBits12 = {
  compressed0: 0,
  compressed1: 1,
  geodeticSurfaceNormal: 2,
};
 
TerrainEncoding.prototype.getAttributes = function (buffer) {
  var datatype = ComponentDatatype.FLOAT;
  var sizeInBytes = ComponentDatatype.getSizeInBytes(datatype);
  var strideInBytes = this.stride * sizeInBytes;
  var offsetInBytes = 0;
 
  var attributes = [];
  function addAttribute(index, componentsPerAttribute) {
    attributes.push({
      index: index,
      vertexBuffer: buffer,
      componentDatatype: datatype,
      componentsPerAttribute: componentsPerAttribute,
      offsetInBytes: offsetInBytes,
      strideInBytes: strideInBytes,
    });
    offsetInBytes += componentsPerAttribute * sizeInBytes;
  }
 
  if (this.quantization === TerrainQuantization.NONE) {
    addAttribute(attributesIndicesNone.position3DAndHeight, 4);
 
    var componentsTexCoordAndNormals = 2;
    componentsTexCoordAndNormals += this.hasWebMercatorT ? 1 : 0;
    componentsTexCoordAndNormals += this.hasVertexNormals ? 1 : 0;
    addAttribute(
      attributesIndicesNone.textureCoordAndEncodedNormals,
      componentsTexCoordAndNormals
    );
 
    if (this.hasGeodeticSurfaceNormals) {
      addAttribute(attributesIndicesNone.geodeticSurfaceNormal, 3);
    }
  } else {
    // When there is no webMercatorT or vertex normals, the attribute only needs 3 components: x/y, z/h, u/v.
    // WebMercatorT and vertex normals each take up one component, so if only one of them is present the first
    // attribute gets a 4th component. If both are present, we need an additional attribute that has 1 component.
    var usingAttribute0Component4 =
      this.hasWebMercatorT || this.hasVertexNormals;
    var usingAttribute1Component1 =
      this.hasWebMercatorT && this.hasVertexNormals;
    addAttribute(
      attributesIndicesBits12.compressed0,
      usingAttribute0Component4 ? 4 : 3
    );
 
    if (usingAttribute1Component1) {
      addAttribute(attributesIndicesBits12.compressed1, 1);
    }
 
    if (this.hasGeodeticSurfaceNormals) {
      addAttribute(attributesIndicesBits12.geodeticSurfaceNormal, 3);
    }
  }
 
  return attributes;
};
 
TerrainEncoding.prototype.getAttributeLocations = function () {
  if (this.quantization === TerrainQuantization.NONE) {
    return attributesIndicesNone;
  }
  return attributesIndicesBits12;
};
 
TerrainEncoding.clone = function (encoding, result) {
  if (!defined(encoding)) {
    return undefined;
  }
  if (!defined(result)) {
    result = new TerrainEncoding();
  }
 
  result.quantization = encoding.quantization;
  result.minimumHeight = encoding.minimumHeight;
  result.maximumHeight = encoding.maximumHeight;
  result.center = Cartesian3.clone(encoding.center);
  result.toScaledENU = Matrix4.clone(encoding.toScaledENU);
  result.fromScaledENU = Matrix4.clone(encoding.fromScaledENU);
  result.matrix = Matrix4.clone(encoding.matrix);
  result.hasVertexNormals = encoding.hasVertexNormals;
  result.hasWebMercatorT = encoding.hasWebMercatorT;
  result.hasGeodeticSurfaceNormals = encoding.hasGeodeticSurfaceNormals;
  result.exaggeration = encoding.exaggeration;
  result.exaggerationRelativeHeight = encoding.exaggerationRelativeHeight;
 
  result._calculateStrideAndOffsets();
 
  return result;
};
export default TerrainEncoding;