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unity5shader着色器入门教程
什么是光照模型
光照模型是一个公式（算法），计算光照照射到某个点的显示效果。
标准光照模型：
进入摄像机的光分为这四个部分：
自发光
高光反射 specular =直射光*pow(cosθ，高光的参数) θ：是反射光方向和视野方向的夹角
高光参数一般是大于等于10的（就是反射光进入视野的时候这个高光反射的值比较大）
高光参数越大，高光越小
漫反射 diffuse=直射光颜色*max(0,cos（光和法线的夹角)） cosθ=光方向·法线方向
环境光
实现漫反射
逐顶点实现漫反射：因为顶点的数量是比像素的数量少的，所以不在顶点上的其他像素的颜色是通过插值得到的
只有定义了正确的LightMode才能得到一些Unity的内置光照变量。
Tags(“LightMode”=“ForwardBase”)
#include “Lighting.cginc”//这个里面包含了一些光照变量的定义
_WorldSpaceLightPos0 取得平行光的位置
_LightColor0取得平行光的颜色
UNITY_MATRIX_MVP 这个矩阵用来把一个坐标从模型空间转换到剪裁空间
在unity5.6以上版本中，shader中的UNITY_MATRIX_MVP将会被UnityObjectToClipPos替代
_World2Object 这个矩阵用来把一个方向从世界空间转换到模型空间 这是一个4x4的矩阵 而法线方向是3x3的 所以为了格式符合 需要把矩阵的第四行第四列略掉
mul（v.normal, (float3x3)_World2Object)
mul（_World2Object,v.normal)
上面一条反过来乘就是模型空间到世界空间mul（v.normal,_World2Object)
// Upgrade NOTE: replaced '_World2Object' with 'unity_WorldToObject'
// Upgrade NOTE: replaced 'mul(UNITY_MATRIX_MVP,*)' with 'UnityObjectToClipPos(*)'
Shader "Custom/04DiffuseVertex"
{
SubShader
{
Pass{
Tags{
"LightMode" = "ForwardBase"}
CGPROGRAM
// Upgrade NOTE: excluded shader from DX11; has structs without semantics (struct v2f members temp)
#include "Lighting.cginc"
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
//把参数定义成结构体以获取更多的输入
struct a2v {
//application to vertex
float4 vertex:POSITION;
float3 normal:NORMAL;
};
struct v2f {
float4 position:SV_POSITION;
fixed3 color : COLOR;
};
v2f vert(a2v v) {
//为顶点计算
v2f f;
f.position = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
fixed3 normalDir = normalize(mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject));//将顶点法线方向转换到世界空间
fixed3 lightDir =normalize( _WorldSpaceLightPos0.xyz);//对于每个顶点来说，光的位置就是光的方向，因为光是平行光。normalize是取单位向量
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb*max(0,dot(normalDir,lightDir));//取得第一个直射光的颜色（不包括透明度alpha） _LightColor0 这是在文件Lighting.cginc里面定义的
f.color = diffuse;
return f;
}
fixed4 frag(v2f f) : SV_Target {
return fixed4(f.color,1);
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}
给物体添加漫反射颜色和环境光颜色控制
{
Properties{
_Diffuse("Diffuse Color",Color) = (1,1,1,1)
}
fixed4 _Diffuse;
//。。。
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb*max(0,dot(normalDir,lightDir))*_Diffuse.rgb;
环境光
UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT用来获取环境光
v2f vert(a2v v) {
//为顶点计算
fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb;//环境光
f.color = diffuse+ambient;
}
环境光的来源
逐像素实现漫反射：
将计算颜色的内容放到frag函数里就行了
// Upgrade NOTE: replaced '_World2Object' with 'unity_WorldToObject'
// Upgrade NOTE: replaced 'mul(UNITY_MATRIX_MVP,*)' with 'UnityObjectToClipPos(*)'
Shader "Custom/04DiffuseVertex"
{
Properties{
_Diffuse("Diffuse Color",Color) = (0,1,1,1)
}
SubShader
{
Pass{
Tags{
"LightMode" = "ForwardBase"}
CGPROGRAM
// Upgrade NOTE: excluded shader from DX11; has structs without semantics (struct v2f members temp)
#include "Lighting.cginc"
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
fixed4 _Diffuse;
//把参数定义成结构体以获取更多的输入
struct a2v {
//application to vertex
float4 vertex:POSITION;
float3 normal:NORMAL;
};
struct v2f {
float4 position:SV_POSITION;
fixed3 worldNormalDir : COLOR0;
};
v2f vert(a2v v) {
//为顶点计算
v2f f;
f.position = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
f.worldNormalDir = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);
return f;
}
fixed4 frag(v2f f) : SV_Target {
fixed3 normalDir = normalize(f.worldNormalDir);//将顶点法线方向转换到世界空间
fixed3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//对于每个顶点来说，光的位置就是光的方向，因为光是平行光。normalize是取单位向量
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb;//环境光
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb*max(0,dot(normalDir,lightDir))*_Diffuse.rgb;//取得第一个直射光的颜色（不包括透明度alpha） _LightColor0 这是在文件Lighting.cginc里面定义的
fixed3 tempColor = diffuse + ambient;
return fixed4(tempColor,1);
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}
半兰伯特光照模型
Diffuse=直射光颜色*（cosθ*0.5+0.5）
cos的值从-1到1。现在是直射光颜色乘以0到1的值。
内置方法reflect可以计算反射光的方向