钢铁侠材质制作——3、基础光照模型实现

钢铁侠Unlit光照Shader，三种效果变化

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大家好，我是阿赵，这里是钢铁侠材质制作的第三部分，基础光照模型实现。

这一个过程我不太想多说了，因为都是套用之前的光照模型而已，不过这次有具体的模型，也可以顺便看看各个过程对模型实际显示效果产生的影响。
在这里使用的光照模型，都是可以自己选择的，比如漫反射模型我是选择了HalfLambert，高光模型我是选择了BlinnPhong。这不是固定的，也可以换成自己喜欢的其他光照模型来实现。
最后的计算结果，还是环境光颜色+漫反射颜色+高光颜色。

1、漫反射贴图

这个过程只用采样了模型的漫反射贴图，并显示出来。

2、使用HalfLambert漫反射光照模型

可以看出这个过程模型产生了一些亮面和暗面的差异，模型有了一些立体感。

3、使用BlinnPhong高光模型

加上高光之后，模型就更立体了，不过有点油腻

4、加上高光遮罩贴图：

加上高光遮罩贴图之后，可以控制模型不同位置产生高光的强度不一样，这样模型看起来没那么油腻。不过这张高光贴图是我下载模型的时候自带的，我个人感觉它似乎只是拿漫反射贴图直接转的，高光的变化太均匀，效果并不是很理想。这里我只是演示一下怎样去使用遮罩图，所以我也没有再去修整这张图片了。

5、加上法线贴图

加上法线贴图后，可以为光照效果增加很多细节，看起来更细腻。

需要注意的是，我在Shader里面自己做了UnpackScaleNormal的操作，所以法线贴图的导入选项里面，就不需要选择Normal了，正常的贴图格式就行。不然重复的Unpack，效果反而不对。

6、完整Shader：

Shader "azhao/IronManBodyCode"
{
    Properties
    {
		_RimBias("RimBias", Float) = 1
		_RimPow("RimlPow", Float) = 2
		_RimlCol("RimCol", Color) = (0,0,0,0)
		_NoiseMap("NoiseMap",2D) = "black"{}
		_NoiseTiling("NoiseTiling",Vector) = (1,1,0,0)
		_NoiseSpeed("NoiseSpeed",float) = 0

		_AmbientStength("AmbientStength",float) = 1
		_MainTex("BaseCol",2D) = "white"{}
		_NormalMap("NormalMap",2D) = "black"{}
		_NormalScale("NormalScale",float) = 1
		_SpecCol("SpecCol",Color) = (1,1,1,1)
		_Shininess("_Shininess",float) = 1
		_SpecStength("SpecStength",float) = 1
		_SpecMask("SpecMask",2D) = "white"{}


    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag


            #include "UnityCG.cginc"

			//简化版的转换法线并缩放的方法
			half3 UnpackScaleNormal(half4 packednormal, half bumpScale)
			{
				half3 normal;
				//由于法线贴图代表的颜色是0到1，而法线向量的范围是-1到1
				//所以通过*2-1,把色值范围转换到-1到1
				normal = packednormal * 2 - 1;
				//对法线进行缩放
				normal.xy *= bumpScale;
				//向量标准化
				normal = normalize(normal);
				return normal;
			}


			//获取HalfLambert漫反射值
			float GetHalfLambertDiffuse(float3 worldPos, float3 worldNormal)
			{
				float3 lightDir = UnityWorldSpaceLightDir(worldPos);
				float NDotL = saturate(dot(worldNormal, lightDir));
				float halfVal = NDotL * 0.5 + 0.5;
				return halfVal;
			}

			//获取BlinnPhong高光
			float GetBlinnPhongSpec(float3 worldPos, float3 worldNormal,float shininess)
			{
				float3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(worldPos));
				float3 halfDir = normalize((viewDir + _WorldSpaceLightPos0.xyz));
				float specDir = max(dot(normalize(worldNormal), halfDir),0);
				float specVal = pow(specDir, shininess);
				return specVal;
			}


            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
				float2 uv : TEXCOORD0;
				float3 normal : NORMAL;
				float4 tangent : TANGENT;

            };

            struct v2f
            {
                float4 pos : SV_POSITION;
				float2 uv : TEXCOORD0;
				float3 worldPos :TEXCOORD1;
				float3 worldNormal : TEXCOORD2;
				float3 worldTangent :TEXCOORD3;
				float3 worldBitangent : TEXCOORD4;
				
            };

			float _RimBias;
			float _RimPow;
			float4 _RimlCol;
			sampler2D _NoiseMap;
			float4 _NoiseTiling;
			float _NoiseSpeed;

			sampler2D _MainTex;
			sampler2D _NormalMap;
			float _NormalScale;
			float _AmbientStength;
			float4 _SpecCol;
			float _Shininess;
			float _SpecStength;
			sampler2D _SpecMask;


            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.uv = v.uv;
				o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
				o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
				o.worldTangent = UnityObjectToWorldDir(v.tangent);
				o.worldBitangent = cross(o.worldNormal, o.worldTangent);
                return o;
            }

            half4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
				/*
				光线轮廓暂时先屏蔽掉
				float3 worldViewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));
				float NdotV = dot(i.worldNormal, worldViewDir);
				float fresnelVal = pow((1 - NdotV)*_RimBias, _RimPow);
				

				float2 noiseUV = i.worldPos.xy *_NoiseTiling.xy + _NoiseTiling.zw;
				noiseUV.y += frac(_Time.y)*_NoiseSpeed;
				float4 noiseCol = tex2D(_NoiseMap, noiseUV);

				half4 RimRGBA = _RimlCol * (fresnelVal+noiseCol.r);
				*/
				half4 baseCol = tex2D(_MainTex,i.uv);

				half4 normalCol = tex2D(_NormalMap, i.uv);
				//得到切线空间的法线方向
				half3 normalVal = UnpackScaleNormal(normalCol, _NormalScale).rgb;

				//构建TBN矩阵
				float3 tanToWorld0 = float3(i.worldTangent.x, i.worldBitangent.x, i.worldNormal.x);
				float3 tanToWorld1 = float3(i.worldTangent.y, i.worldBitangent.y, i.worldNormal.y);
				float3 tanToWorld2 = float3(i.worldTangent.z, i.worldBitangent.z, i.worldNormal.z);

				//通过切线空间的法线方向和TBN矩阵，得出法线贴图代表的物体世界空间的法线方向
				float3 worldNormal = float3(dot(tanToWorld0, normalVal), dot(tanToWorld1, normalVal), dot(tanToWorld2, normalVal));

				float diffuseVal = GetHalfLambertDiffuse(i.worldPos, worldNormal);
				float4 specMaskVal = tex2D(_SpecMask, i.uv).r;
				float specVal = GetBlinnPhongSpec(i.worldPos, worldNormal, _Shininess)*specMaskVal*_SpecStength;
				half3 finalRGB = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT * _AmbientStength + baseCol.rgb*diffuseVal+ _SpecCol.rgb*specVal;
				return half4(finalRGB,1);
            }
            ENDCG
        }
    }
}