UnityShader开发之光照 - 简单光照模型 - Phong反射光模型参数分析

1.概念

light color = emissive + ambient + diffuse + specluar

emissive：自发光

ambient：环境光

diffuse ：漫反射光

specluar：镜面光

Phong模型 镜面光公式为  

 为求得的高光颜色值

为灯光颜色

为材质的高光反射颜色

 是经验模型，需要两个变量能影响到最终值，用加、减法容易触发溢出，于是使用乘法（个人观点）

为指向视觉的方向向量

为光的反射方向与强度向量

表示将投影到，获得在方向上的分量的标量(大小)，即能被摄像机看到的值。

max主要是将反面的光照剔除掉

是材质的光泽度

作为一个指数函数，由于两个向量的分量xyz[0,1]，并且夹角大于0，所以得出来的数小于1，当增大时，所得的值变小，即光泽越大，高光范围越小。

2.Phong中的向量计算

        图中r为反射向量，v为指向视觉的向量，n为法向量，I为指向光源的向量。一般v，n，I已知，通过已知参数可以求得r。

        从单纯的向量计算的角度来说

设为入射光方向，为反射光方向向量，为  或 - 在法向量上的分量

（1）=-

（2）=2=2（）

（3）=||·cosθ·= = 

如果为方向向量则       =

则=+

           =2+

           =2（）+

           =2（）+

           =2（）

即反射光

2.实现

效果：

Shader "Custom/Light/PhongSpecularLight"
{
	Properties
	{
		_Specular ("Specular", Color)=(1,1,1,1)
		_Gloss ("Gloss", Range(8.0,256))=20 
	}
	SubShader
	{
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
		LOD 100

		Pass
		{
			Tags{ "LightMode" = "ForwardBase" }
			CGPROGRAM
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			
			#include "UnityCG.cginc"
			#include "Lighting.cginc"

			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;
				float3 normal : NORMAL;
			};

			struct v2f
			{
				float4 pos:SV_Position;
				float3 worldNormal:TEXCOORD0;
				float3 worldPos:TEXCOORD1;
			};

			fixed4 _Specular;
			float _Gloss;
			
			v2f vert (appdata v)
			{
				v2f o;
				o.pos=UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.worldNormal =mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);

				return o;
			}
			
			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
			{
				fixed3 worldLightDir=_WorldSpaceLightPos0.xyz;
				fixed3 reflectDir=normalize(reflect(-worldLightDir,i.worldNormal));
				fixed3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-i.worldPos.xyz);
				fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(dot(reflectDir,viewDir),_Gloss);

				return fixed4(specular,1.0);
			}
			ENDCG
		}
	}
}