3D Tiles性能优化

在处理大规模3D数据时,由于数据量过大、网络传输速度慢、图形渲染复杂等原因,会导致3D应用程序的性能下降。因此,需要对3D数据进行性能优化,以提高应用程序的交互性能和用户体验。主要从下几个方面可以进行优化。

1. 网络优化

(1)压缩3D Tiles数据

由于3D Tiles数据通常很大,所以需要对其进行压缩以减小文件大小,从而加快下载速度。目前常用的3D Tiles数据压缩格式有gzip、b3dm、pnts等。在选择压缩格式时需要考虑文件大小、解压速度、压缩比等因素。

(2)减少网络请求次数

3D Tiles数据通常是分块存储的,每个块都需要通过网络请求获取。因此,减少网络请求次数是提高性能的一个关键点。可以通过以下方法来减少网络请求次数:

  • 合并多个3D Tiles文件为一个文件。

  • 将多个块合并到一个文件中。

  • 使用HTTP2协议来实现多路复用,从而减少网络请求次数。

(3)数据分块

在设计3D Tiles数据时,应该根据数据的空间特征和LOD级别进行分块,以便于后续的网络传输和渲染。数据分块的原则是尽可能保证每个块的大小和数量合适,以提高数据的压缩效率和网络传输速度。

2.内存管理

3D Tiles数据通常需要存储在内存中,以便于渲染和交互。由于数据量较大,因此需要尽可能减少3D Tiles数据的内存占用。以下是一些减少内存占用的方法:

  • 使用LOD技术:根据距离和角度等因素,动态加载和卸载数据块,从而减少内存占用。

  • 移除不必要的数据:在渲染过程中,可以根据需要移除不必要的数据块

  • 限制显示范围:

3D Tiles 可以显示海量的数据,但是并不是所有的数据都需要在同一时间显示出来。通过限制显示范围,可以减少不必要的数据加载和渲染,提高性能。

Cesium 提供了 viewer.scene.screenSpaceCameraController 方法来设置摄像机控制器,可以限制显示范围。例如,可以通过设置 minimumZoomDistance 和 maximumZoomDistance 属性来限制摄像机的缩放范围,从而限制显示范围。

viewer.scene.screenSpaceCameraController.minimumZoomDistance = 100.0;  // 最小缩放距离,单位为米
viewer.scene.screenSpaceCameraController.maximumZoomDistance = 1000000.0;  // 最大缩放距离,单位为米

在加载 3D Tiles 数据时,也可以通过设置 viewer.scene.globe.maximumScreenSpaceError 属性来限制显示范围。该属性的值决定了允许的屏幕空间误差的最大值,超出该误差范围的数据将不会显示出来。

viewer.scene.globe.maximumScreenSpaceError = 2.0;  // 最大屏幕空间误差

此外,也可以通过 viewer.scene.primitives.show 属性来控制某个 primitive 是否显示,可以根据需要动态显示或隐藏数据。

viewer.scene.primitives.show = false;  // 隐藏 primitive
viewer.scene.primitives.show = true;  // 显示 primitive
  • 减少加载数据量
    在加载 3D Tiles 数据时,可以通过设置 viewer.scene.globe.tileLoadProgressDelay 属性来延迟数据加载,以减少一次性加载的数据量。
var tileset = new Cesium.Cesium3DTileset({
    url: 'http://localhost:8000/tileset.json',
    maximumNumberOfLoadedTiles: 10  // 最大加载的 tile 数量
});
  • 避免重复加载和处理数据
    在加载和处理数据时,避免重复操作和处理是非常重要的,这可以减少不必要的计算和内存占用。在使用3D Tiles时,可能会遇到重复加载和处理数据的情况,例如,在同一场景中加载多个相同的3D Tiles,或者在不同的3D Tiles中包含相同的资源文件。这些情况都会导致浪费资源。

为了提高性能,可以对3D Tiles中的模型进行简化处理。具体来说,可以通过以下方法来实现

  • 对于大型模型,可以将其分成多个部分进行加载和渲染,以减少单个模型的复杂度。
  • 对于复杂模型,可以进行几何体的简化和合并,以减少顶点数量和绘制次数。
  • 对于不需要高精度的模型,可以进行粗略的简化处理,以减少顶点数量和绘制次数

3.使用硬件加速

3D Tiles 的渲染需要大量的计算,对于一些复杂的场景,软件渲染往往会导致性能下降。此时可以考虑使用硬件加速,使用 GPU 加速渲染。

在 Cesium 中,默认使用 WebGL 进行渲染。可以通过viewer.scene.globe.enableLighting 属性来关闭光照效果,以减少渲染负载。

viewer.scene.globe.enableLighting = false;  // 关闭光照效果

综上所述,优化3D Tiles的性能可以从多个方面入手,包括减少数据的数量和复杂度、使用渐进式加载、合理地使用LOD功能以及使用其他一些优化技术等等。在实际开发中,应根据具体的场景和需求,选择合适的优化策略,以达到最优的性能表现。

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