翻譯有誤請指出，規范性轉載。@秋意正寒。
原文出處：https://cesium.com/blog/2015/05/26/graphics-tech-in-cesium-stack
Cesium 和普通的圖形引擎沒什么區別，但是當對地球上事務抽象的邏輯層越來越多后，Cesium 中的類設計就越來越針對領域化了：虛擬地球。下面要介紹的是 Cesium 在圖形技術棧的設計與普通圖形引擎的不同之處。
像之前的文章說的一樣，最底層是 Renderer，它是對 WebGL 層的封裝，用來處理 WebGL 的資源調配以及繪制命令（Draw Command）的執行。命令（Command）一般是 Draw Call 以及其所需要的狀態數據（例如着色器、頂點數據等）。
譯者注：簡而言之，Renderer 處理因數據和狀態發生變化導致的 WebGL 繪制命令。
構建於 Renderer 層之上的是 Scene，即場景層。它負責將更高級的對象在場景中的改動分配、重排，最終將這些改變計算成 Renderer 層認識的指令，並交給 Renderer 層進行繪制。
最頂層是 Primitives （譯名：圖元層），構建於 Scene 層和 Renderer 層之上，代表的是真實世界的對象。
注意，此處的 Scene 特指 Scene.js 導出的 Scene 類。
Primitive 是一個具有自我更新功能的對象，這個函數將繪制命令添加到 Scene 的命令列表中。
譯者注：在源代碼中，命令列表似乎是 frameState 對象的屬性，不過幀狀態與 Scene 有很大關系。
Globe
Globe 渲染了地球本體：地形、衛星影像和動態水面。
在游戲引擎中，這些就是環境因素。Cesium 的 Globe 是沒有導航限制的，也就是說地圖無限大。大多數游戲引擎是針對局部場景做了大量優化並整個加載進內存中進行運行。
Cesium 使用四叉樹來組織層次細節模型。QuadtreePrimitive 在發布時不屬於 API 的一部分，所以謹慎修改它。地形瓦片包括了幾何圖形，特定攝像機視角下的那些地形瓦片會非常逼近地球表面。
在 Cesium 運行的時候，多個影像圖層的影像瓦片會映射到地形瓦片上，這樣盡管在代碼上有一些復雜（例如重投影等計算），換來的是對各種開放地圖服務標准的支持。這與游戲引擎有很大的不同，游戲引擎會對地形和紋理進行組合優化成自定義的格式，但是缺少了靈活性和數據標准的通用性。
譯者注：通用一般化和高性能往往是矛盾的
當 Scene 調用 Globe 的更新功能時，遍歷四叉樹，並返回關於地形瓦片更新的繪制命令。
每個繪制命令將影像瓦片的紋理引用過來，並由 Cesium 內部生成着色器。這些着色器基於重疊的影像瓦片的數量、光照、后處理操作、動態水面是否開啟等信息而來。
調試模式查看繪制命令的代碼如下：
viewer.scene.debugShowCommands = true;
你可以在 Cesium Inspector 這個 widget 中查看繪制命令：
上圖左邊：使用了12個繪制命令渲染的地球；右邊：每個命令可視化顯示
上圖左邊：使用了186個命令來觀察較大范圍的 Crater Lake 的視野。右邊：從不同的角度看的結果（顯示了瓦片的坐標編號）。
地平線的視角難以優化，這也是3D比2D難得多的原因之一。
Model
最復雜的圖形應該算是 Model 了，它代表傳統三維建模的模型，例如使用 Blender、Maya、3dmax 等的建模成果。在游戲引擎中，這些通常被稱作模型，並且針對性地優化，制作特定的格式。
Cesium 使用的格式的 glTF，這是 Khronos 組織的一個標准，一個開放性的 WebGL 標准格式。Cesium 很早就注意到了這個格式，而不是選擇自定義格式。
當 Scene 調用 Model 的更新功能時，模型會有針對性地遍歷其層次結構，並令其所有新的變換（例如 glTF 的動畫、模型的坐標轉換、外觀變化等）生效。有很多種方法能讓這一個操作變得更快，例如快速裁剪技術和僅對目標子樹設置動畫。
譯者注：以下兩行文字已經過時，當時 Cesium 使用的 glTF 標准是 1.0，現在 2.0 已經沒有這些了。
glTF 文件中可以直接獲取着色器，對於拾取操作可以使用獨立的着色器。glTF 的預定義規范（例如 MODELVIEW）被映射到 uniform 狀態，並設置其為自動 uniform，例如 czm_modelView。
一個模型可能會在更新時返回一個或幾百個命令，這取決於命令的編寫方式、模型的材質有多少、動畫物體的目標節點有多少。
上圖左邊：Cesium 奶牛車模型。右邊：使用 5 個命令進行渲染（圖中可以看到3個，車體亮綠色，兩個車輪各一個顏色）
Primitive
Cesium 的通用圖元對象 —— Primitive，是 Cesium 有別於游戲引擎的最大特點之一。
游戲引擎通常使用盡可能少的圖元，例如折線、球體、多邊形，它們對調試和抬頭顯示（Head-Up Displays，HUDs）等極端顯示比較有用。游戲引擎更專注環境、效果，例如光照、粒子系統和后處理操作。
在另一方面，Cesium 是一個大型的幾何圖形庫，它能在地球上繪制常見的對象：折線、多邊形、帶拉伸成體塊的形狀等。大多數 Cesium 應用程序使用幾何圖形來繪制大部分它關注的內容。這就是跟游戲引擎大不一樣的地方。
Cesium 的獨特之處還在於，它的幾何細分算法與橢球表面（WGS84橢球體）符合，而不是平面直角坐標系。
例如，多邊形的三角化以及加面過程時，會加入橢球體的曲率計算。
這些中間計算使用 Web Worker 執行，從而支持 OGC 網絡地圖服務標准，和參數化幾何形狀的創建（而不是預先制作好的幾何數據）。
為了最小化繪制命令數量，Cesium 將頂點數據格式相同的幾何圖形成批地推到單個頂點緩沖中，以便數據共享。
舉個例子，（坐標+法線）的頂點數據組合不能和（坐標+法線+uv）合批，可能它們在外觀上是一樣的，但是它們所需要的頂點着色器、片元着色器是不一樣的。
通過修改外觀的頂點、片元着色器以生成最終的着色器，來支持相對於視角的高精度渲染、幾何顯示隱藏、單位向量壓縮等功能。（這句話不知道講什么）
幾何圖形流水線會對頂點屬性進行相應的修改，例如法線壓縮、高低坐標修改等。
Billboards、Labels、Points
在游戲引擎中，Billboard 通常用於產生粒子效果，例如煙火。Cesium 的 billboard 更通用，它通常用於呈現運動的對象，例如下圖所示的衛星和滑翔傘：
1.5w個衛星（SpaceBook應用，由 AGI 提供）
跳傘。
Cesium 的 billboard 比較靈活，例如顯示、隱藏功能，像素偏移量、旋轉等。這會產生一個結果：頂點數據比較大。所以 Cesium 會壓縮頂點屬性的個數。
着色器使用 GLSL 預處理器來關閉不必要的功能，例如如果 billboard 沒有旋轉，那么頂點着色器將不會進行任何旋轉運算。Billboard 的頂點着色器非常復雜，但是它的片元着色器比較簡單。這個在 Cesium 中很常見。大多數游戲引擎是反過來的，它們的 billboard 的頂點着色器比較簡單，而片元着色器比較復雜。
Billboards 可以是靜止的，也可以是動態的，也可以介於二者之間。例如 billboard 的 position 每幀都可能會變化，但是其他的屬性則不會改變。為了有效解決這個問題，billboard 基於屬性的具體用法，將頂點屬性動態地分組到頂點緩存中，例如位置變化了其他頂點屬性沒變，則只更新頂點坐標。
為了減少繪制命令的數量，運行時將創建的和修改后的 billboard 成批地塞進一個集合中。這與游戲引擎是不同的，游戲引擎是創建的鏡頭紋理圖集。
文本標簽是用 billboard 實現的，每個字符都是一個 billboard。雖然每個字符都占內存，但是不會生成額外的繪制命令，因為使用了 “同紋理批處理技術”：
同紋理的批處理技術：有點類似於前端中的雪花圖。
有時候 billboard 也能用來繪制點，例如上面提及的衛星圖。從 Cesium 1.10 版本開始，繪制點用 Primitive API 可能效率更高。Primitive API 中的點對象不如 billboard 一樣有普遍性，它的需求比較低，沒有索引數據和紋理數據，所以性能較好。
其他
除了上面的 Primitive 外，還有：
ViewportQuad.js中的 ViewportQuad 類- SkyBox、SkyAtmosphere、Sun、Moon
- Polyline：折線，起初實現起來並不容易（貌似是因為 WebGL 關於線的繪制問題？）
參考
[Bagnell13] Dan Bagnell. Robust Polyline Rendering with WebGL. 2013.
[Bagnell15] Dan Bagnell. Graphics Tech in Cesium - Vertex Compression. 2015.
[Ohlarik08] Deron Ohlarik. Precisions, Precisions. 2008.
[Ring13] Kevin Ring. [Rendering the Whole Wide World on the World Wide Web](https://cesium.com/presentations/Rendering the Whole Wide World on the World Wide Web.pptx). 2013.