深色模式
从三角形到屏幕：GPU 渲染管线
地球看起来是连续曲面，GPU 实际处理的却是有限的顶点（vertex）和三角形（triangle）。理解渲染管线，可以回答一个很实际的问题：改变颜色时为什么通常不用重建网格，而提高地球曲面的精细程度却需要更多几何？
本课矩阵链的基础见矩阵和参考系，裁剪空间与除以 w 的原因见齐次坐标与投影。可以先按“位置依次换一种表示”来理解。
顶点阶段决定东西在哪里
应用把顶点位置、纹理坐标（texture coordinates）等 attribute 放入缓冲区。顶点着色器（vertex shader）对每个顶点执行程序，输出裁剪空间（clip space）位置 gl_Position。基本关系是：
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clipPosition = projection × view × model × localPosition这里的 model、view、projection 分别是模型、视图、投影矩阵（matrix），均为 4×4；localPosition 是 (x,y,z,1) 形式的齐次坐标（homogeneous coordinates）。model 将局部位置变成世界位置，view 改写为相机坐标，projection 将可见范围映入裁剪空间。矩阵作用顺序从右向左，不能任意交换。Cesium 还需要处理地球尺度的精度问题，常用高低位编码或相对眼睛坐标，不能简单把数百万米的 ECEF 坐标塞进 float 后假设近景仍精确。顶点着色器可以根据高度纹理抬升顶点，但不会凭空增加顶点；只有四个角的大网格，无论着色多细，边缘仍由原来的三角形决定。
光栅化把几何变成片元候选
GPU 对裁剪后的三角形做透视除法（perspective divide，把 x、y、z 除以 w）、视口变换（viewport transform）和光栅化（rasterization），找出它覆盖的像素样本。顶点间的 varying 通常按透视校正插值（perspective-correct interpolation）传递，送入片元着色器（fragment shader）。插值是在已知顶点值之间估计中间值；透视校正使这种估计与远近关系一致。片元并不等于最终像素：同一个像素可能先后接收地球、天气层、轨迹等多个片元，深度测试、丢弃和混合共同决定结果。
片元着色器适合采样标量、映射颜色、画隐式等值线。它能改变表面外观，却不能让原来的三角形轮廓向外鼓起。要改变轮廓，应改顶点位置或几何细分。这正是“画面更细腻”与“几何更精细”的区别。
一帧还有 CPU 的工作
CPU 准备场景、剔除对象、更新 uniform、组织命令；GPU 异步执行绘制。提交一条命令所花的 JavaScript 时间，不等于 GPU 执行时间。小三角形很多时可能受顶点与提交成本限制；半透明全屏层很多时则可能受片元填充与带宽限制。先判断瓶颈所在，再决定减少对象还是减少像素工作。
对象如何被画出
比较 Entity 与 Primitive，查看几何与材质的边界。
在浏览器本地运行 · 无需账号 · 鼠标拖动旋转，滚轮缩放
底图：Natural Earth II（公共领域）；其余几何和地形为教学合成。 数据说明
查看运行源码
此代码直接读取实际运行的实验模块。按 kind 分支定位当前实验，也可查看数据公式和 GLSL。
读取源码…观察任务
旋转几何实验，分别观察轮廓和内部颜色。假设一个大三角形的片元颜色变化非常平滑，它是否已经成为弯曲表面？再思考为什么移动相机通常只需改变矩阵，而不是重新下载顶点。
展开答案
平滑颜色只说明片元计算连续，三角形仍是平面。相机改变的是世界到视图、投影的变换，已有顶点缓冲可以复用。地球的 LOD 可能随视角另行选择网格，但这是场景系统的策略，不是每次相机移动都必须重建所有几何。
不要把 Fragment Shader 理解成“每个屏幕像素恰好执行一次”，也不要把 JavaScript 循环与 GPU 并行执行逐项对应。两者处理粒度和调度方式不同。