[游戏开发]Cesium开发高级篇 | 02材质设置

无论是通过Entity类，还是通过Primitive类添加的空间几何数据，Cesium都提供了对应的方法或材质相关类对材质进行修改。在讲解材质设置之前，首先我们先简单地介绍下什么是材质。比较粗浅的理解是，材质可以是几何对象表面的任意一种着色（Cesium.Color）、可以是贴在其表面的一张图片、也可以是一个纹理或图案，比如下图中的条形或棋盘形的图案。

针对于两种方式（Entity和Primitive）绘制的几何对象，Cesium也提供了Material类和MaterialProperty类，分别对通过Primitive和Entity两种方式生成的几何对象的material属性进行赋值。这里特别要注意，Primitive的appearance（或继承类）的material属性为Material类型，Entity的xxxGraphics的material属性为MaterialProperty或Color类型，请大家不要记混。

Primitive.appearance.material

Entity.xxxGraphics.material

Cesium中的material属性设置

Material类

Material类专为Appearance类而生，用于修改Primitive的几何对象材质。同时，Apperance也有自己的继承类，通过修改部分继承类的material属性，也可实现Primitive几何对象材质的修改。Appearance的继承类如下图所示，其中橘黄色背景的子类，能修改其material属性。

通过Material类修改材质相对来说比较复杂，需要对OpenGL以及底层渲染机制进行了解。Cesium中的Material类的内部机制是通过一种json格式的Fabric对象来表达物体的外观特征，而这些外观特征是由漫反射(diffuse)、镜面反射(specular)、法向量(normal)、自发光(emission)以及透明度（alpha）组合（即一个Components）而成。详细可查看Cesium对Fabric的解说https://github.com/CesiumGS/cesium/wiki/Fabric。

Cesium为我们提供了23种现成的Material类型，可通过Material.fromType方法和Fabric两种方式去获取并设置几何对象材质。如下是通过Material类的两种方式实现着色的示例：

// Create a color material with fromType:
polygon.material = Cesium.Material.fromType('Color');
polygon.material.uniforms.color = new Cesium.Color(1.0, 1.0, 0.0, 1.0);

// Create the default material:
polygon.material = new Cesium.Material();
// Create a color material with full Fabric notation:
polygon.material = new Cesium.Material({
    fabric : {
        type : 'Color',
        uniforms : {
            color : new Cesium.Color(1.0, 1.0, 0.0, 1.0)
        }
    }
});

具体可查阅Material类文档说明：http://127.0.0.1:5500/Build/Documentation/Material.html?classFilter=material，以及Material的沙盒示例：https://sandcastle.cesium.com/index.html?src=Materials.html。

从Material的Fabric对象组成来看，要想创建一个新的Material，用户只需要指定type、uniforms、compontents三个属性，构建一个Fabric的JSON对象。如果想写一些自定义的shader，则需要再指定source属性。

MaterialProperty类

MaterialProperty类专为Entity而生，它是一个抽象类，我们无法对它进行实例化。要使用该类对材质进行设置，需要实例化其子类。MaterialProperty类的继承类，如下图所示：

1.ColorMaterialProperty 颜色材质
ColorMaterialProperty类相对来说比较简单，你可以直接使用Cesium.Color替换它，两个类实现的效果最终是一样的，都是给几何对象直接着色。

var color = Cesium.Color.BLUE.withAlpha(0.5);
    var colorMaterial = new Cesium.ColorMaterialProperty(color);
    viewer.entities.add({
      position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-55.0, 40.0, 100000.0),
      ellipse: {
        semiMajorAxis: 300000.0, // 长半轴距离
        semiMinorAxis: 200000.0, // 短半轴距离
        height: 20000.0,
        material: colorMaterial,
      },
    });

2.ImageMaterialProperty 贴图材质
ImageMaterialProperty类可以给几何对象表面贴上一张图片。

var imgUrl = "./images/bumpmap.png";
    var imgMaterial = new Cesium.ImageMaterialProperty({
      image: imgUrl,
      repeat: new Cesium.Cartesian2(4, 4),
      color: Cesium.Color.BLUE,
    });
    viewer.entities.add({
      position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-65.0, 40.0, 100000.0),
      ellipse: {
        semiMajorAxis: 300000.0, // 长半轴距离
        semiMinorAxis: 200000.0, // 短半轴距离
        height: 20000.0,
        material: imgMaterial,
      },
    });

3.CheckerboardMaterialProperty 棋盘纹理

var checkerboardMaterial = new Cesium.CheckerboardMaterialProperty({
      evenColor: Cesium.Color.WHITE,
      oddColor: Cesium.Color.BLACK,
      repeat: new Cesium.Cartesian2(4, 4),
    });
    viewer.entities.add({
      position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-75.0, 40.0, 100000.0),
      ellipse: {
        semiMajorAxis: 300000.0, // 长半轴距离
        semiMinorAxis: 200000.0, // 短半轴距离
        height: 20000.0,
        material: checkerboardMaterial,
      },
    });

4.StripeMaterialProperty 条纹纹理

var stripeMaterial = new Cesium.StripeMaterialProperty({
      orientation: Cesium.StripeOrientation.VERTICAL,
      evenColor: Cesium.Color.WHITE,
      oddColor: Cesium.Color.BLACK,
      repeat: 16,
    });
    viewer.entities.add({
      position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-85.0, 40.0, 100000.0),
      ellipse: {
        semiMajorAxis: 300000.0, // 长半轴距离
        semiMinorAxis: 200000.0, // 短半轴距离
        height: 20000.0,
        material: stripeMaterial,
      },
    });

5.GridMaterialProperty 网格

 var gripMaterial = new Cesium.GridMaterialProperty({
      color: Cesium.Color.YELLOW,
      cellAlpha: 0.5,
      lineCount: new Cesium.Cartesian2(8, 8),
      lineThickness: new Cesium.Cartesian2(2.0, 2.0),
      lineOffset: new Cesium.Cartesian2(0.0, 0.0),
    });
    viewer.entities.add({
      position: Cesium.Cartesian3.fromDegrees(-95.0, 40.0, 100000.0),
      ellipse: {
        semiMajorAxis: 300000.0, // 长半轴距离
        semiMinorAxis: 200000.0, // 短半轴距离
        height: 20000.0,
        material: gripMaterial,
      },
    });

6.PolylineGlowMaterialProperty 发光材质

var glowingLine = viewer.entities.add({
      name: "Glowing blue line on the surface",
      polyline: {
        positions: Cesium.Cartesian3.fromDegreesArray([-75, 37, -125, 37]),
        width: 10,
        material: new Cesium.PolylineGlowMaterialProperty({
          glowPower: 0.8,
          taperPower: 0.5,
          color: Cesium.Color.CORNFLOWERBLUE,
        }),
      },
    });

7.PolylineOutlineMaterialProperty 外轮廓材质

var orangeOutlined = viewer.entities.add({
      name:
        "Orange line with black outline at height and following the surface",
      polyline: {
        positions: Cesium.Cartesian3.fromDegreesArrayHeights([
          -75,
          39,
          250000,
          -125,
          39,
          250000,
        ]),
        width: 5,
        material: new Cesium.PolylineOutlineMaterialProperty({
          color: Cesium.Color.ORANGE,
          outlineWidth: 5,
          outlineColor: Cesium.Color.BLACK,
        }),
      },
    });

8.PolylineArrowMaterialProperty 带有箭头的线

var purpleArrow = viewer.entities.add({
      name: "Purple straight arrow at height",
      polyline: {
        positions: Cesium.Cartesian3.fromDegreesArrayHeights([
          -75,
          43,
          500000,
          -125,
          43,
          500000,
        ]),
        width: 10,
        arcType: Cesium.ArcType.NONE,
        material: new Cesium.PolylineArrowMaterialProperty(Cesium.Color.PURPLE),
      },
    });

9.PolylineDashMaterialProperty 虚线

var dashedLine = viewer.entities.add({
      name: "Blue dashed line",
      polyline: {
        positions: Cesium.Cartesian3.fromDegreesArrayHeights([
          -75,
          45,
          500000,
          -125,
          45,
          500000,
        ]),
        width: 4,
        material: new Cesium.PolylineDashMaterialProperty({
          color: Cesium.Color.CYAN,
        }),
      },
    });

上述9种方式生成的效果图如下所示：

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