Graphics Tech in Cesium - Vertex Compression | cesium.com
頂點壓縮概述
計算機圖形學中一種常見的作法是打包、壓縮頂點屬性。它增加了頂點着色器中的代碼，達到減小內存占用的效果，同時也減少了數據通過總線從CPU到GPU的時間，降低了GPU內存帶寬。
另一個好處是，可以存放超過頂點屬性的最大數量的其他額外頂點屬性。
減少頂點屬性的一種方法是將所有的屬性成四維向量，並確保所有的分量充分得到使用。例如，代替如下頂點屬性：
attribute vec3 axis;
attribute float rotation;
可以用四維向量來代替：
attribute vec4 axisAndRotation;
// 使用它
vec3 axis = axisAndRotation.xyz;
float rotation = axisAndRotation.w;
通過將多個頂點屬性打包到單個浮點數中，可以進一步操作。舉個例子，為什么在一個無符號的 byte 中存儲一個 bool 類型的頂點屬性？顯然，bool 類型的只需要 1bit（1byte能存8bit）。作者希望 WebGL 2.0 中會有 GLSL 逐位運算符，不過在此之前，可以用乘除2的次方的方法來移位操作。
一個 32 位浮點數有 24 位精度，所以，可以將 24 位打包成一個浮點數。以 Cesium 中的 Billboard 的屬性打包來舉例，首先：
var UPPER_BOUND = 32768.0; // 2^15
var LEFT_SHIFT7 = 128.0;
var LEFT_SHIFT5 = 32.0;
var LEFT_SHIFT3 = 8.0;
var LEFT_SHIFT2 = 4.0;
// value 小於min返回min，大於max返回max，否則返回value
function clamp(value, min, max) {
return value < min ? min : value > max ? max : value;
}
// pixelOffset 是屏幕空間的像素偏移量。假設它很短。
// 開始，將它限制在 ±2^15 范圍內。
var compressed = CesiumMath.clamp(pixelOffsetX, -UPPER_BOUND, UPPER_BOUND);
// 然后加上 UPPER_BOUND，讓它回到范圍 [0, 2^16] 內
compressed = Math.floor(compressed + UPPER_BOUND);
// 左移，以便可以使用剩余的位
// [譯者注] js 的左移貌似不是這樣的，而且左移 128 位應該是不對的，應該是左移 7 位（2^7=128）？
// [譯者注] 經查應該是 compressd << 7;
compressed = * LEFT_SHIFT7;
// 水平的對齊方式（horizontalOrigin）可以是 中央、左邊、右邊，那么用2bit就可以表示。
// 整數范圍取值就是 [-1, 1]，加一個1到 [0, 2]，然后左移5位
// [譯者注] horizontalOrigin 應該是一個表達 billboard 對齊點位的方式，一共三種，用 -1、0、1可以表示，加1就是 0、1、2，用二進制的
// 00、01、10 完全可以表示，只占 2bit，所以在上面移動了7位之后的7個bit中占2bit即可，即向左移動5bit
// [譯者注] 假設 horizontalOrigin 是 2，那么二進制就是 0000 0010，因為前面左移空出7個bit，所以把頂頭這個1移動5個bit即可：
// 0000 0010 -> 0100 0000
// [譯者注] 所以這里這個乘號我也不知道他是不是寫錯代碼了
compressed += (horizontalOrigin + 1.0) * LEFT_SHIFT5;
// 垂直方向的同理
compressed += (verticalOrigin + 1.0) * LEFT_SHIFT3;
// 是否顯示是一個 bool 值，只用1bit就夠了，剛好用完剩下的1bit
compressed += (show ? 1.0 : 0.0) * LEFT_SHIFT2;
只需要在 GLSL 中反過來操作就可以獲取值，見 BillboardCollectionVS.glsl 中的頂點着色器。
有關更多的頂點壓縮信息，見參考。
譯者注
這很坑啊，js代碼里的位運算貌似寫錯了。不過大體意思我是讀懂了，根據特定場合優化數據的存儲，從二進制入手。
只需要進行位運算，空出一些 bit，將一些本身並不需要很長存儲位的變量塞進去就行了，在 glsl 中進行反操作，就可以獲取壓縮的值。
法線壓縮
官方使用八進制表示法來表示 Cesium 中的單位向量。此表示方法將一個三維單位向量壓縮為二維向量，這個二維向量的每個分量用 8 bit 存儲。
參考 AttributeCompression.octEncode 方法來學習如何將單位三維向量轉換成一個八進制編碼的二維向量。
十進制編碼的向量可以存儲為二維無符號byte 類型的頂點屬性。如果有更多可用的數據，或許可以更進一步打包向量。
還可以打包兩個8bit 分量進一個浮點數，為其他數據留出 8bit。參考 AttributeCompression.octEncodeFloat 這個方法來學習編碼過程，參考 czm_octDecode 這個 glsl 函數來解碼。
還可以將三個單位向量打包成兩個浮點數，參考 AttributeCompression.octPack 方法來學習如何編碼，參考 czm_octDecode 這個 glsl 函數來解碼。
將三個單位向量編碼為兩個浮點數僅對不相關的單位向量有用，例如，切線向量僅需要編碼兩個向量，可以使用其他兩個的叉積作為第三個向量。
譯者注
主要是各種縮縮縮，摳1bit是1bit，知道是單位向量的前提下可以盡可能減少bit的占用，而且知道關系的話，可以用數學計算完成表達的，就減少一個數據的存儲也是不錯的，例如這里提到的叉積。
紋理坐標壓縮
對於 Cesium 的 Billboard 生成的幾何，它的紋理坐標並不需要用完浮點數的全24位精度，只需要12位精度即可。
紋理重復並不需要，每個紋理坐標嚴格地限制在 0 到1之間。參考 AttributeCompression.compressTextureCoordinates 方法，它將紋理坐標壓縮成一個浮點數。
在 Cesium 中，這么壓縮可能會導致 billboard 失真，但是截至發文時，官方還沒看到失真的效果。
Cesium 中的頂點壓縮
Primitive 類有一個 compressVertices 屬性，默認值是 true，這意味着 切線空間向量、紋理坐標將會被壓縮。
BillboardCollection 和 LabelCollection 的每個頂點具有18個屬性，每個屬性又是不同的類型和維度。壓縮和打包后，每個頂點的屬性被壓縮成 8 個四維浮點向量。
參考 BillboardCollection 和它的頂點着色器（BillboardCollectionVS.glsl）。
譯者小結
通過預判各種屬性的情況，充分利用位運算和邏輯關系，可以將數據安插在有限的二進制位中，壓縮的工作交給數據生產者和JavaScript。
隨后由頂點着色器完成逆向解析數據的過程，充分利用GPU的計算能力。
參考
[Calver02] Dean Calver. Vertex Decompression in a Shader. In Direct3D ShaderX: Vertex and Pixel Shader Tips and Tricks. Edited by Wolfgang F. Engel. 2002.
[Cigolle14] Cigolle, Donow, Evangelakos, Mara, McGuire, Meyer, A Survey of Efficient Representations for Independent Unit Vectors, Journal of Computer Graphics Techniques (JCGT), vol. 3, no. 2, 1-30, 2014.
[Persson12] Emil Persson. Creating Vast Game Worlds. 2012.
[Pranckevičius09] Aras Pranckevičius. Compact Normal Storage for Small G-Buffers. 2009.