一、什么是光照模型
光照模型就是一个公式，使用这个公式来计算在某个点的光照效果
二、标准光照模型
在标准光照模型里面，我们把进入摄像机的光分为下面四个部分
自发光：光源散发的光。
高光反射 ：光源照射到模型表面时，该表面会在完全镜面反射方向散射。
Blinn光照模型：Specular=直射光 * pow( max(cosθ,0),10) θ:是反射光方向和视野方向的夹角
Blinn-Phong光照模型：Specular=直射光 * pow( max(cosθ,0),10) θ:是法线和x的夹角 x 是平行光和视野方向的平分线
漫反射：光源照射到模型表面时，该表面会想买个防线散射。
Diffuse = 直射光颜色 * max(0,cos夹角(光和法线的夹角) )
环境光：其他所有间接光照。
三、光照模型的实现
兰伯特光照模型：在光照无法到达的区域，模型外观通常是全黑的。如背面没有明暗的变化，失去模型细节变化。
Diffuse = 直射光颜色 * max(0,cos夹角(光和法线的夹角) ) cosθ = 光方向· 法线方向
半兰伯特光照模型：
Diffuse = 直射光颜色 *（ cosθ *0.5 +０.５ ）
//兰伯特逐片元光照
Shader "Custom/Chapter 5/03_Diffuse1" {
Properties {
_Diffuse("Diffuse", Color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0) //材质的漫反射颜色
}
SubShader{
Pass{
//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" }
CGPROGRAM
#include "Lighting.cginc" //包含unity的内置的文件，才可以使用unity内置的一些变量
#pragma vertex vert //顶点着色器
#pragma fragment frag //片元着色器
//在Cg代码中，与属性名称和类型都匹配
fixed4 _Diffuse;
//application to vertex
struct a2v{
float4 vertex:POSITION; //模型顶点坐标
float3 normal:NORMAL; //法线 计算光照
};
//
struct v2f{
float4 pos:SV_POSITION;
float3 color:COLOR0;
};
v2f vert(a2v v){
v2f f; //声明输出结构
f.pos = UnityObjectToClipPos (v.vertex);//把顶点坐标从模型空间转换到剪裁空间
//环境光
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
fixed3 normalDir = normalize( mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject)); //法线转换到世界空间
fixed3 lightDir = normalize( _WorldSpaceLightPos0.xyz); //对于每个顶点，取得平行光世界空间下的位置(方向).
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0, dot( normalDir, lightDir)); //得到漫反射的颜色
f.color = ambient + diffuse;
return f; //传递给片元着色器
}
float4 frag(v2f f) : SV_Target{
return fixed4(f.color, 1);
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}//兰伯特逐像素光照
Shader "Custom/Chapter 5/03_Diffuse2" {
Properties {
_Diffuse("Diffuse", Color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0)
}
SubShader{
Pass{
Tags{ "LightMode"="ForwardBase" }
CGPROGRAM
#include "Lighting.cginc"
#pragma vertex vert //顶点着色器
#pragma fragment frag //片元着色器
//在Cg代码中，与属性名称和类型都匹配
fixed4 _Diffuse;
//application to vertex
struct a2v{
float4 vertex:POSITION; //模型顶点坐标
float3 normal:NORMAL; //法线 计算光照
};
//
struct v2f{
float4 pos:SV_POSITION;
float3 worldNormal:TEXCOORD0;
};
v2f vert(a2v v){
v2f f; //声明输出结构
f.pos = UnityObjectToClipPos (v.vertex);//把顶点坐标从模型空间转换到剪裁空间
f.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject); //法线转换到世界空间
return f; //传递给片元着色器
}
float4 frag(v2f f) : SV_Target{
//环境光
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
fixed3 normalDir = normalize(f.worldNormal); //法线转换到世界空间
fixed3 lightDir = normalize( _WorldSpaceLightPos0.xyz); //对于每个顶点，取得平行光世界空间下的位置(方向).
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0, dot( normalDir, lightDir)); //得到漫反射的颜色
fixed3 color = ambient + diffuse;
return fixed4(color, 1);
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}//半兰伯特光照模型 + BlinnPhong光照模型
Shader "Custom/Chapter 6/06_Specular Fragment BlinnPhong" {
Properties {
_Diffuse("Diffuse", Color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0) //材质的漫反射颜色
_Specular("Specular", Color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0) //材质的高光反射颜色
_Gloss("Gloss", Range(2, 256)) = 20 //控制高光区域的大小
}
SubShader{
Pass{
//只有定义了正确的LightMode才能得到一些Unity的内置光照变量 _LightColor0
Tags{ "LightMode"="ForwardBase" }
CGPROGRAM
#include "Lighting.cginc" //包含unity的内置的文件，才可以使用unity内置的一些变量 _LightColor0
#pragma vertex vert //顶点着色器
#pragma fragment frag //片元着色器
//在Cg代码中，与属性名称和类型都匹配 (0-1)使用 fixed精度的变量存储 _Gloss的变化范围大，使用float精度存储
fixed4 _Diffuse;
fixed4 _Specular;
float _Gloss;
//application to vertex
struct a2v{
float4 vertex:POSITION; //模型顶点坐标
float3 normal:NORMAL; //法线 计算光照
};
//
struct v2f{
float4 pos:SV_POSITION;
float3 worldNormal:TEXCOORD0;
float3 worldPos:TEXCOORD1;
};
v2f vert(a2v v){
v2f f; //声明输出结构
f.pos = UnityObjectToClipPos (v.vertex);//把顶点坐标从模型空间转换到剪裁空间
f.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject); //法线转换到世界空间
f.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz; //世界空间下的顶点坐标
return f; //传递给片元着色器
}
float4 frag(v2f f) : SV_Target{
//环境光
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
fixed3 normalDir = normalize(f.worldNormal); //法线转换到世界空间
fixed3 lightDir = normalize( _WorldSpaceLightPos0.xyz); //对于每个顶点，取得平行光世界空间下的位置(方向).
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0, dot( normalDir, lightDir)); //得到漫反射的颜色
//fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-lightDir, normalDir));
fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - f.worldPos.xyz);
fixed3 halfDir = normalize(normalDir + viewDir);
fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot( normalDir, halfDir)), _Gloss);//得到高光反射的颜色
fixed3 color = ambient + diffuse + specular;
return fixed4(color, 1);
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}