空間資料視覺化之ArcLayer詳解
摘要：
deck-overlay中
首先使用d3中的scaleQuantile將資料進行分類，scaleQuantile方法是d3中的一種資料分類方法（https://www.cnblogs.com/kidsitcn/p/7182274.html）
https://raw.githu...
deck-overlay中
首先使用d3中的scaleQuantile將資料進行分類，scaleQuantile方法是d3中的一種資料分類方法（https://www.cnblogs.com/kidsitcn/p/7182274.html）
https://raw.githubusercontent.com/uber-common/deck.gl-data/master/examples/arc/counties.json
_getArcs({data, selectedFeature}) {
if (!data || !selectedFeature) {
return null;
}
const {flows, centroid} = selectedFeature.properties;
const arcs = Object.keys(flows).map(toId => {
const f = data[toId];
return {
source: centroid,
target: f.properties.centroid,
value: flows[toId]
};
});
const scale = scaleQuantile()
.domain(arcs.map(a => Math.abs(a.value)))
.range(inFlowColors.map((c, i) => i));
arcs.forEach(a => {
a.gain = Math.sign(a.value);
a.quantile = scale(Math.abs(a.value));
});
return arcs;
}
scaleQuantile是一種將連續的值轉化成離散的方法，最終離散成這幾種顏色分類
arc-layer中
這裡還是使用了例項化的方法，先新增一堆例項化變數：
initializeState() {
const attributeManager = this.getAttributeManager();
/* eslint-disable max-len */
attributeManager.addInstanced({
instancePositions: {
size: 4,
transition: true,
accessor: ['getSourcePosition', 'getTargetPosition'],
update: this.calculateInstancePositions
},
instanceSourceColors: {
size: 4,
type: GL.UNSIGNED_BYTE,
transition: true,
accessor: 'getSourceColor',
update: this.calculateInstanceSourceColors
},
instanceTargetColors: {
size: 4,
type: GL.UNSIGNED_BYTE,
transition: true,
accessor: 'getTargetColor',
update: this.calculateInstanceTargetColors
}
});
/* eslint-enable max-len */
}
然後是製作圖形，這裡使用50個點來模擬一條拋物線的效果
_getModel(gl) {
let positions = [];
const NUM_SEGMENTS = 50; // 利用50個點來模擬曲線
/*
*(0, -1)-------------_(1, -1)
*|_,-"|
*o_,-"o
*|_,-"|
*(0, 1)"-------------(1, 1)
*/
for (let i = 0; i < NUM_SEGMENTS; i++) { // 使用三角帶的方式來繪製三角形，同時這裡的-1和1也是為了在繪製寬度的時候確定法向量的偏移
positions = positions.concat([i, -1, 0, i, 1, 0]);
}
const model = new Model(
gl,
Object.assign({}, this.getShaders(), {
id: this.props.id,
geometry: new Geometry({
drawMode: GL.TRIANGLE_STRIP,
attributes: {
positions: new Float32Array(positions)
}
}),
isInstanced: true,
shaderCache: this.context.shaderCache // 快取著色器，我懷疑自己寫的hexagon偏慢也跟這個有關係
})// 繪製物體，這裡是5.x的版本在新的版本中還要設定instanceCount引數，來控制繪製例項的數量
);
model.setUniforms({numSegments: NUM_SEGMENTS});
return model;
}
下面是計算一些例項變數，根據data的數量來控制，但是luma好像會預設給例項變數的陣列分配大小，實際的value中有一些多餘的空間，如果資料量小的話，可能繪製不出來；比如：data有22條線，按照如下計算，instancePositions可用的value就只有88個元素。
calculateInstancePositions(attribute) {
const {data, getSourcePosition, getTargetPosition} = this.props;
const {value, size} = attribute;
let i = 0;
for (const object of data) {
const sourcePosition = getSourcePosition(object);
const targetPosition = getTargetPosition(object);
value[i + 0] = sourcePosition[0];
value[i + 1] = sourcePosition[1];
value[i + 2] = targetPosition[0];
value[i + 3] = targetPosition[1];
i += size;
}
}
calculateInstancePositions64Low(attribute) {
const {data, getSourcePosition, getTargetPosition} = this.props;
const {value, size} = attribute;
let i = 0;
for (const object of data) {
const sourcePosition = getSourcePosition(object);
const targetPosition = getTargetPosition(object);
value[i + 0] = fp64LowPart(sourcePosition[0]);
value[i + 1] = fp64LowPart(sourcePosition[1]);
value[i + 2] = fp64LowPart(targetPosition[0]);
value[i + 3] = fp64LowPart(targetPosition[1]);
i += size;
}
}
calculateInstanceSourceColors(attribute) {
const {data, getSourceColor} = this.props;
const {value, size} = attribute;
let i = 0;
for (const object of data) {
const color = getSourceColor(object);
value[i + 0] = color[0];
value[i + 1] = color[1];
value[i + 2] = color[2];
value[i + 3] = isNaN(color[3]) ? 255 : color[3];
i += size;
}
}
calculateInstanceTargetColors(attribute) {
const {data, getTargetColor} = this.props;
const {value, size} = attribute;
let i = 0;
for (const object of data) {
const color = getTargetColor(object);
value[i + 0] = color[0];
value[i + 1] = color[1];
value[i + 2] = color[2];
value[i + 3] = isNaN(color[3]) ? 255 : color[3];
i += size;
}
}
著色器程式碼
#define SHADER_NAME arc-layer-vertex-shader
attribute vec3 positions; // 幾何圖形的座標，同時這裡面也編碼了一些資訊，x代表線段索引，y可以代表偏移方向
// 本次可用的一些例項變數
attribute vec4 instanceSourceColors;// 起點的顏色
attribute vec4 instanceTargetColors; // 終點的顏色
attribute vec4 instancePositions; // 前兩個值記錄了起點經緯度，後兩個值記錄了終點經緯度
attribute vec3 instancePickingColors;
uniform float numSegments; // 拋物線的線段數量
uniform float strokeWidth; // 線寬度
uniform float opacity;
varying vec4 vColor;
// source和target是在3d空間中的單位，ratio代表本此線段在匯流排段數目的比值範圍在0~1，返回值時拋物線高度的平方
// 這裡的方式決定高度單位與source/target的單位保持一致
float paraboloid(vec2 source, vec2 target, float ratio) {
vec2 x = mix(source, target, ratio); // 獲取該線段節點對應的直線位置
vec2 center = mix(source, target, 0.5);// 取中心點，充分利用glsl內建函式，提升效能
// 拋物線的公式應該是y * y = (source - center)^2 - (x - center)^2;
float dSourceCenter = distance(source, center);
float dXCenter = distance(x, center);
return (dSourceCenter + dXCenter) * (dSourceCenter - dXCenter);
}
// 在螢幕空間中計算偏移值，最後在反算到裁切空間，也就是ndc空間
// offset_direction在position的y座標中記錄
// offset vector by strokeWidth pixels
// offset_direction is -1 (left) or 1 (right)
vec2 getExtrusionOffset(vec2 line_clipspace, float offset_direction) {
// normalized direction of the line
// ndc空間中的座標乘以螢幕寬高畫素，轉換成2維螢幕畫素；然後歸一化成單位向量
vec2 dir_screenspace = normalize(line_clipspace * project_uViewportSize);
// rotate by 90 degrees
dir_screenspace = vec2(-dir_screenspace.y, dir_screenspace.x); // 求法線向量
// 法向量乘以偏移方向乘以寬度一半獲取在螢幕空間中的偏移值
vec2 offset_screenspace = dir_screenspace * offset_direction * strokeWidth / 2.0;
// 將螢幕座標反算到ndc空間
vec2 offset_clipspace = project_pixel_to_clipspace(offset_screenspace).xy;
return offset_clipspace; // 返回ndc空間的偏移量
}
float getSegmentRatio(float index) { // 返回線段索引在匯流排段數目中的比值，轉換成0~1之間
return smoothstep(0.0, 1.0, index / (numSegments - 1.0));
}
vec3 getPos(vec2 source, vec2 target, float segmentRatio) { // 獲取線段節點在三維空間中的位置
float vertex_height = paraboloid(source, target, segmentRatio); // 獲取高度資訊
return vec3(
mix(source, target, segmentRatio), // 獲取節點的x/y座標
sqrt(max(0.0, vertex_height))// 獲取節點的高度座標
);
}
void main(void) {
// 將insance中編碼的起終點的經緯度分別轉換成瓦片畫素單位
vec2 source = project_position(instancePositions.xy);
vec2 target = project_position(instancePositions.zw);
float segmentIndex = positions.x;// 節點的線段索引
float segmentRatio = getSegmentRatio(segmentIndex);
// if it's the first point, use next - current as direction
// otherwise use current - prev
// 這裡處理方式比較巧妙，充分利用內建函式優勢；
// step(edge, x) 作用如： x>=edge ? 1.0 : 0.0
// 所以上面英文註釋所說，如果是起點就使用next-curr，其他的都是用curr - prev
//float indexDir = mix(-1.0, 1.0, step(segmentIndex, 0.0));
float indexDir = mix(-1.0, 1.0, (segmentIndex <= 0.0 ? 1.0 : 0.0));
// 根據indexDir獲取下一段或者上一個線段節點的比值
float nextSegmentRatio = getSegmentRatio(segmentIndex + indexDir);
// 獲取兩個節點的3維世界座標並轉化成ndc座標
vec3 currPos = getPos(source, target, segmentRatio);
vec3 nextPos = getPos(source, target, nextSegmentRatio);
vec4 curr = project_to_clipspace(vec4(currPos, 1.0));
vec4 next = project_to_clipspace(vec4(nextPos, 1.0));
// extrude
// 進行線寬拉伸，獲取法線方向的偏移
vec2 offset = getExtrusionOffset((next.xy - curr.xy) * indexDir, positions.y);
gl_Position = curr + vec4(offset, 0.0, 0.0); // 獲取最終節點的ndc位置
// 根據線段節點位置計算顏色插值
vec4 color = mix(instanceSourceColors, instanceTargetColors, segmentRatio) / 255.;
vColor = vec4(color.rgb, color.a * opacity);// 獲取最終顏色
// Set color to be rendered to picking fbo (also used to check for selection highlight).
picking_setPickingColor(instancePickingColors);
}