docs: expand earth celestial background implementation plan
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linkong
@@ -112,6 +112,285 @@
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- [Three.js SpriteMaterial](https://threejs.org/docs/pages/SpriteMaterial.html)
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## 天球背景资源与星体数据来源
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为避免把“视觉背景”和“可计算天体位置”混为一谈，本方案明确分成两类资源：
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### 1. 背景资源：全天星图贴图
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用于 Phase 1 的“真实天空背景”。
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推荐优先来源：
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- NASA SVS 的 Tycho 全天星图
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- [The Tycho Catalog Skymap - Version 2.0](https://svs.gsfc.nasa.gov/3572/)
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- NASA Deep Star Maps 2020
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- SatelliteMap.space 在 credits 中明确提到其使用了 `NASA Deep Star Maps 2020 - High-resolution star field (1.7 billion stars from Gaia DR2)` 作为星空视觉资源
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- 这说明行业内成熟实现并不一定直接渲染全部星表点，而很可能先使用一张高质量官方深空星图作为背景层
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- 如需后续替换，也可评估 ESA / Gaia 的全天 sky map 资源
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- [Gaia DR3 stories](https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dr3-stories)
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建议要求：
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- 使用官方来源或官方衍生可复用资源
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- 等距矩形投影（equirectangular）
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- 坐标定义尽量明确为赤道坐标展开
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- 分辨率建议至少 `4k`
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- 颜色不要过亮，避免压过 Earth HUD 前景
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- 尽量优先选择官方天文机构已经生产好的深空图，而不是自行拼接低质量星空纹理
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建议本地资源目录：
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- `frontend/public/earth/assets/celestial/starmap_equatorial_4k.jpg`
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### 2. 位置数据：星表与天体计算
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用于 Phase 2+ 的“位置正确的星体”。
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推荐来源分两层：
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- 太阳、月亮位置
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- 使用 [Astronomy Engine](https://github.com/cosinekitty/astronomy)
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- 恒星位置
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- 第一优先：Hipparcos / Tycho
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- [Hipparcos overview](https://www.cosmos.esa.int/web/Hipparcos)
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- [Hipparcos catalogues](https://www.cosmos.esa.int/web/hipparcos/catalogues)
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- 第二优先：Gaia
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- [Gaia DR3 stories](https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dr3-stories)
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建议策略：
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- V1：背景球壳只用全天星图，不立即生成全量恒星点
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- V2：只挑选亮星（例如星等 `< 5.5`）生成恒星点层
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- V3：如果确实需要更丰富的星场，再逐步扩展到更深星等
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这样做的原因：
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- 背景球壳负责“天球真实感”
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- 亮星点负责“位置正确、可后续标注和高亮”
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- 不需要一开始就处理数十万甚至数百万颗星
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### 3. 对外部成熟实现的参考结论
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`SatelliteMap.space` 的公开 credits 提供了一个很有价值的参考样板：
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- 图形渲染使用 `TWGL.js`
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- 天文计算使用 `Skyfield` 与 `Astronomia`
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- 星空/天球视觉资源使用 `NASA Deep Star Maps 2020`
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这给本项目的启发是：
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- “真实感强的天球背景”完全可以先依赖官方高质量深空图
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- “位置正确的动态天体”则应依赖单独的天文计算链路
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- 没有必要在第一版就直接渲染完整星表
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因此本项目推荐继续坚持两层拆分：
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- 背景层：官方深空图 / 全天星图
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- 计算层：太阳、月亮与后续亮星点
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## 如何保证星体位置正确
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位置正确不是只看“图看起来像”，而是要统一参考系和转换链路。
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### 1. 统一坐标基准
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本方案推荐统一使用：
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- `J2000` 赤道坐标系作为恒星位置基准
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原因：
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- Hipparcos / Tycho 资料和大量天文可视化都容易映射到该基准
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- 太阳、月亮也可以通过 Astronomy Engine 转到同一坐标系
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- 这样背景、恒星点、太阳、月亮就能共用一套 sky orientation
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### 2. 背景贴图与点位必须使用同一展开逻辑
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如果背景球壳使用赤道坐标全天图，那么：
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- 亮星点也必须按赤道坐标贴到同一球面方向
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- 太阳/月亮 sprite 也必须按赤道坐标转换后落到同一 world-space
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否则会出现：
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- 背景银河带是对的
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- 但太阳/月亮或亮星点飘到不匹配的位置
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### 3. RA / Dec 到 Three.js 坐标的落点方式
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亮星点和日月方向最终都要转成单位球面向量。
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概念步骤：
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1. 读取赤经 `RA`
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2. 读取赤纬 `Dec`
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3. 转成弧度
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4. 映射到单位球面向量
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5. 再根据 Three.js 当前世界坐标定义做轴向映射
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参考公式：
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```text
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x = cos(dec) * cos(ra)
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y = sin(dec)
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z = cos(dec) * sin(ra)
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```
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实际接入 Three.js 时，需要做一次项目内坐标轴校准：
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- 验证 `RA = 0h`
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- 验证 `RA = 6h`
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- 验证北天极
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- 验证银河带主方向
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然后确定最终的：
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- `x/y/z` 对应 Three.js 哪个轴
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- 是否需要 `z` 取反
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- 是否需要整体再做一个固定 `rotation`
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建议把这层显式封装在：
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```js
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function equatorialToWorldVector(raRad, decRad)
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```
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不要把轴映射散落在不同模块里。
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### 4. 背景球壳与恒星点的关系
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推荐最终组合：
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- 背景层：全天星图球壳
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- 点位层：亮星点
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- 动态层：太阳 / 月亮
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这样有三个好处：
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- 背景层提供密集真实的天空纹理
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- 亮星点提供位置正确、可扩展的标注基础
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- 太阳/月亮提供与时间相关的真实动态对象
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## 数据与资源建议清单
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### 推荐首批引入资源
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1. 全天星图
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- 来源：NASA Tycho all-sky map
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- 用途：背景球壳纹理
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2. 月亮纹理
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- 用途：Phase 4 月相表现
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- 路径建议：
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- `frontend/public/earth/assets/celestial/moon_albedo_2k.jpg`
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3. 太阳 glow 贴图
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- 用途：太阳 sprite halo
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- 路径建议：
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- `frontend/public/earth/assets/celestial/sun_glow.png`
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### 推荐首批数据文件
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如果要上亮星层，建议新增一个预处理后的轻量数据文件：
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- `frontend/public/earth/assets/celestial/bright-stars.json`
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建议字段：
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```json
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[
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{
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"id": 32349,
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"name": "Sirius",
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"raDeg": 101.2875,
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||||
"decDeg": -16.7161,
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"mag": -1.46,
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"colorIndex": 0.00
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}
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]
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```
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建议不要在浏览器里直接吞原始 Gaia 大表，而是先离线裁剪成：
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- 只保留亮星
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- 只保留渲染必需字段
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- JSON 或二进制轻量格式
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## 资源与数据实施路线
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### 路线 A：先做可用版本（推荐）
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1. 引入 NASA Tycho 全天图
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- 或评估替换为更接近 SatelliteMap.space 路线的 `NASA Deep Star Maps 2020`
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2. 实现背景球壳
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3. 用 Astronomy Engine 计算太阳/月亮方向
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4. 暂不做亮星点
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优点：
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- 最快见效
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- 风险最低
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- 就能明显提升天球真实感
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### 路线 B：在 A 基础上增强
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1. 离线生成 `bright-stars.json`
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2. 浏览器端渲染亮星点
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3. 后续可加：
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- 星座线
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- 亮星名称
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- 特定星体高亮
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优点：
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- 背景真实感和“位置正确的可交互星体”同时兼顾
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## 代码模块建议细化
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### 新增模块
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- `frontend/public/earth/js/celestial.js`
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- 管理天球背景
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- 管理太阳/月亮
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- 管理亮星层（后续）
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- `frontend/public/earth/js/celestial-data.js`
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- 资源路径
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- 星图方向配置
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- 亮星数据加载（后续）
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### 建议函数设计
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```js
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export function initCelestialLayer(scene)
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export function updateCelestialLayer(date)
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export function setCelestialVisibility(visible)
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export function disposeCelestialLayer()
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function loadStarMapTexture()
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function createSkySphere(texture)
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function createSunSprite()
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function createMoonSprite()
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function getSunEquatorialPosition(date)
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function getMoonEquatorialPosition(date)
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function equatorialToWorldVector(raRad, decRad)
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```
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### 推荐后续预处理脚本
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如要引入亮星层，建议单独做离线脚本：
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- `scripts/build_bright_stars.py`
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职责：
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- 从 Hipparcos / Tycho 源数据读取
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- 过滤亮星
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- 生成 `bright-stars.json`
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这样浏览器端只消费轻量结果，不承担大表解析成本。
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## 分阶段实施
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## Phase 1：真实天球背景
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Reference in New Issue
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