導語
Cesium 的渲染引擎是基於高精度渲染設計的。不過，就算是以米作為單位的常規游戲引擎，也會遇到精度問題，例如 z值沖突 和 抖動。
z值沖突是指兩個三角形接近時，有重疊的像素，但是深度緩存的精度不足以確定哪一個三角形更接近相機，當視圖發生變化時，這些重疊像素會閃爍。
之所以會發生 z值沖突，是因為深度緩存的精度 與 深度的倒數成正比，意味着越靠近截平面的三角形繪制精度越高，越遠則越低。
這里有一個動圖，顯示了相機在 WGS84 橢球上方約 8000 米觀察的地形發生的 z值沖突：
z值沖突的兩種解決方法：使用多視錐體、使用對數深度緩存。
在 Cesium 1.45 版本中，Cesium 混合了這兩種技術以替代原來單一的多視錐體技術。
這么做的好處顯而易見：
- 更好的性能：減少了 drawcall
- 更好的視覺效果：可以在不影響性能的情況下將近平面盡可能移動得近一些
1. 多視錐渲染技術
Cesium 原來的多視錐體實現是使用 3 個視錐體，其分割距離分別是 [1, 1000]，[1000, 100w], [100w, 10e] 米。
這些視錐體從后到前（相對於相機）的順序進行渲染，並且在每個視錐體中深度緩存被清除。
渲染開始時，根據繪制命令（DrawCommands）的包裹范圍（boundingVolume），將繪制命令放置在一個或多個圓錐體中。
在兩個視錐邊界的繪制命令則兩邊都會繪制一次，為了優化這個重復繪制，Cesium 從視點觸發，根據最近和最遠的包裹范圍計算合適的近平面和遠平面距離，以最大程度減少視錐。（這句話翻譯得不太好，專業名稱比較多）。
下圖是珠穆朗瑪峰的近地視圖：
將每個視錐分別着色后的樣子（第一個視錐是紅色，第二個視錐是綠色，黃色介於第一個和第二個視錐中，這里看不到第三個視錐）：
下圖是一樣的地形場景，只不過把視錐體顯示了出來，第一個視錐（1~1000米）太小了這里看不到。
在這個場景下，有 137 個 drawcall，第一個視錐有 28 個，第二個視錐有 102 個，第三個視錐有 7 個。重復調用數有 26 個，第一個和第二個視錐之間的重復調用占 12 個；在所有視錐體中都重復的調用有 7 個。
2. 對數深度緩存
z值沖突的另一種解決方法是使用對數深度緩存技術。
將對數值輸出到深度緩存，可以很好分配這些數值。Cesium 更新了頂點和片元着色器以支持對數深度緩存。
關於對數緩存技術，可以參考三篇博客（在國外國內訪問不了）
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Maximizing Depth Buffer Range and Precision (outerra.blogspot.com)
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Logarithmic Depth Buffer Optimizations and Fixes (outerra.blogspot.com)
對上述的場景使用對數深度緩存，近平面為 0.1，遠平面為 1e8，只需一個視錐體，一共 111 個 drawcall。
這么做不僅可以減少 drawcall，而且默認情況下，近平面更接近相機，從而可以近距離查看。
對於多個視錐體，這並非不可實現，但是可能會有性能問題。只用一個視錐體，使用對數深度緩存，可以減少將繪制命令分配給每個視錐體的 CPU 計算量。
視錐上清除命令和全屏掃描命令可能比較少。對數深度緩存消除了視錐邊界處的奇怪問題，對后續開發的新功能（后處理、貼地線）會有幫助。
這是一張拖拉機的輪子，近平面為 1 米。
當近平面距離為 0.1 米時，輪胎看起來就比較完整了。
簡而言之，對於只有地形瓦片的視圖，刪除重復的 drawcall 為 10~30個。對於 3dTiles 或 BIM 模型來說，能減少 20~40 個 drawcall。
在片元着色器中，覆蓋平面很大一部分的三角形的深度信息將被寫入深度緩存，在頂點着色器中計算、插值得來的對數數值可能並不是對的。對數深度緩存的典型優化方法是僅修改頂點着色器、僅修改接近相機的三角形的片元着色器兩種。
在片元着色器中寫入片元深度值會導致 GPU 的深度檢測被禁用。而在 Cesium 中是不可能的，因為存在一種情況：可能存在覆蓋屏幕但是不靠近相機的三角形，例如覆蓋整個陸地的超大多邊形。所以，瀏覽器得支持 EXT_frag_depth 這個 WebGL 擴展，才能在片元着色器中寫入片元深度，才能利用這個功能，否則 Cesium 仍會使用舊的多視錐體技術。
雖然 Cesium 中的大多數視圖僅需要一個單個對數深度的視錐，但是也有例外。一個極端的例子是，在非常遙遠的距離觀察一個很大的三角面。
下例是一個極端情況，即這里有兩個超級大平面，和地球切面差不多，它們尺寸是一樣的，但是空間距離上只差 300 米，但是相機到觀察目標的距離有 6400w 米。
對於上面的視圖，可以預見，幾何圖形在三角面距離比較遠時仍然可見（例如行星）。三角面比較靠近的，則看不到，例如衛星。為了解決這個問題，Cesium使用了一種混合技術，在多個視錐體中，每個視錐都使用對數深度緩存。減小 Scene.logarithmicDepthFarToNearRatio 的值，就會增加視錐體的個數，然后減少z值沖突。
*譯者注
簡而言之，配合對數深度緩存技術和原來的多視錐體技術的靈活搭配使用，減少 drawcall，提升性能，提升顯示效果。