2. 创建PostProcessStage

　　作为一个三维地球，在场景中来点雨雪效果，貌似可以增加一点真实感。Cesium官网Demo中有天气系统的实例，用的是Cesium中的粒子系统做的。效果如下图所示，粒子系统的本质是向场景中添加了很多物体，用BillBoard技术展现。这种实现方式有一个麻烦的地方就是当视角变化(拉近、拉远、平移、旋转)时，粒子就会变化，甚至会消失，影响体验。考虑用shader的方式直接模拟雨雪效果，恰好发现了Catzpaw大神写的模拟雨雪的shader，果断增添到Cesium中。

　　Catzpaw大神写的模拟雨雪的效果如下，那我们要做的就是将这个效果和地球场景融合。这就用到之前博客中介绍的后期处理过程，只需要添加一个PostProcessStage创建雪的效果，添加一个PostProcessState创建雨的效果即可。

　　首先在Source/Shaders/PostProcessStages文件夹下新建Snow.glsl文件和Rain.glsl文件，glsl文件中存放雨雪效果的片元着色器代码。代码分别如下：

 1 uniform sampler2D colorTexture; //输入的场景渲染照片

 2 varying vec2 v_textureCoordinates;

 3

 4 float snow(vec2 uv,float scale)

 5 {

 6     float time = czm_frameNumber / 60.0;

 7     float w=smoothstep(1.,0.,-uv.y*(scale/10.));if(w<.1)return 0.;

 8     uv+=time/scale;uv.y+=time*2./scale;uv.x+=sin(uv.y+time*.5)/scale;

 9     uv*=scale;vec2 s=floor(uv),f=fract(uv),p;float k=3.,d;

10     p=.5+.35*sin(11.*fract(sin((s+p+scale)*mat2(7,3,6,5))*5.))-f;d=length(p);k=min(d,k);

11     k=smoothstep(0.,k,sin(f.x+f.y)*0.01);

12     return k*w;

13 }

14

15 void main(void){

16     vec2 resolution = czm_viewport.zw;

17     vec2 uv=(gl_FragCoord.xy*2.-resolution.xy)/min(resolution.x,resolution.y);

18     vec3 finalColor=vec3(0);

19     //float c=smoothstep(1.,0.3,clamp(uv.y*.3+.8,0.,.75));

20     float c = 0.0;

21     c+=snow(uv,30.)*.0;

22     c+=snow(uv,20.)*.0;

23     c+=snow(uv,15.)*.0;

24     c+=snow(uv,10.);

25     c+=snow(uv,8.);

26     c+=snow(uv,6.);

27     c+=snow(uv,5.);

28     finalColor=(vec3(c)); //屏幕上雪的颜色

29     gl_FragColor = mix(texture2D(colorTexture, v_textureCoordinates), vec4(finalColor,1), 0.5);  //将雪和三维场景融合

30

31 }

 1 uniform sampler2D colorTexture;//输入的场景渲染照片

 2 varying vec2 v_textureCoordinates;

 3

 4 float hash(float x){

 5     return fract(sin(x*133.3)*13.13);

 6 }

 7

 8 void main(void){

 9

10     float time = czm_frameNumber / 60.0;

11     vec2 resolution = czm_viewport.zw;

12

13     vec2 uv=(gl_FragCoord.xy*2.-resolution.xy)/min(resolution.x,resolution.y);

14     vec3 c=vec3(.6,.7,.8);

15

16     float a=-.4;

17     float si=sin(a),co=cos(a);

18     uv*=mat2(co,-si,si,co);

19     uv*=length(uv+vec2(0,4.9))*.3+1.;

20

21     float v=1.-sin(hash(floor(uv.x*100.))*2.);

22     float b=clamp(abs(sin(20.*time*v+uv.y*(5./(2.+v))))-.95,0.,1.)*20.;

23     c*=v*b; //屏幕上雨的颜色

24

25     gl_FragColor = mix(texture2D(colorTexture, v_textureCoordinates), vec4(c,1), 0.5); //将雨和三维场景融合

26 }

　　生成雨和雪的glsl代码很神奇，就是单纯的数学计算，意识到学好数学还是很重要的，再次向大神膜拜，哈哈。

　　在上一步写完glsl代码后，接下来就是创建PostProcessStage对象。通过在PostProcessStageLibray类中添加两个函数，就可以创建出需要的PostProcessStage对象。代码如下：

 1 PostProcessStageLibrary.createSnowStage = function() {

 2         var snow = new PostProcessStage({

 3             name : 'czm_snow',

 4             fragmentShader : Snow

 5         });

 6         return snow;

 7     }

 8

 9     PostProcessStageLibrary.createRainStage = function() {

10         var snow = new PostProcessStage({

11             name : 'czm_rain',

12             fragmentShader : Rain

13         });

14         return snow;

15     }

　　在准备好以上内容后，就可以直接在html页面中调用。为了达到更加逼真的效果，还需要更改一下大气参数。代码和效果如下：

1 var collection = viewer.scene.postProcessStages;

2 var snow = Cesium.PostProcessStageLibrary.createSnowStage();

3 collection.add(snow);

4 scene.skyAtmosphere.hueShift = -0.8;

5 scene.skyAtmosphere.saturationShift = -0.7;

6 scene.skyAtmosphere.brightnessShift = -0.33;

7

8 scene.fog.density = 0.001;

9 scene.fog.minimumBrightness = 0.8;

　　通过Shader这种方式模拟雨雪可以不受视点位置的影响，相当于是一个全屏的后处理，当然在效果模拟上还有可以增强的地方。本文描写的步骤可以作为大家在Cesium上添加后期处理效果步骤的一个参考。

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