和Keyle一起学ShaderForge – Custom Blinn-Phong

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用了两天时间精心准备了这篇教程,快来和Keyle一起学ShaderForge,玩起来~

 

本章目录

1.什么是Blinn-Phong光照模型

2.如何使用自定义光照模型

        2.1 ShaderForge内置光照模型

3.如何使用自定义类似光照实现Blinn-Phong的光照模型

4.完善我们的自定义Shader

        4.1 我们先模拟出一个Diffuse的算法
        4.2合并(通过加法),得到我们想要的结果
        4.3 优化 去除重复声明的变量 如同Normal Direction
        4.4添加法线贴图
        4.5添加Emission效果
        4.7 最终效果

 

 

1.什么是Blinn-Phong光照模型 ?

     要想知道Blinn-Phong是什么,首先你要知道什么是Phong光照模型,Phong光照模型是真实图形学中提出的第一个有影响的光照明模型,该模型只考虑物体对直接光照的反射作用,认为环境光是常量,没有考虑物体之间相互的反射光,物体间的反射光只用环境光表示。Phong光照模型属于简单光照模型,详情移步到 百科 ,而 Blinn-Phong 则是对Phong的加强,具体代码我就不复制上来了,为了提高我们的业务水准可以用一句话来概括与改进之后的区别:

 

Blinn-Phong模型与Phong模型的区别是,把dot(V,R)换成了dot(N,H),其中H为半角向量,位于法线N和光线L的角平分线方向。

 

Blinn-Phong模型可表示为:

Ispecular = Ks*Is* pow(( dot(N,H), n )

其中H = (L + V) / | L+V |,计算H比计算反射向量R更快速。

 

左图是 Phong光照模型 的典型例子 ,右图是采用 Blinn-Phong 光照模型 的例子

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2.如何使用自定义光照模型

      选中属性栏 Lighting Unlit/Custom更改后的效果如下 Diffuse将被禁用,此时将不受环境光照影响

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2.1 ShaderForge内置光照模型

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Amblient Light 环境光

顾名思义,不受任何角度,位置关系影响,直接取环境光的色值着色

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Half Direction

输出的颜色与入射光线反射出的角度有关

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Light Attenuation

光衰减, 混合 Light Attenuation和LightColor效果,美极了

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Light Ccolor

输出场景中光的颜色

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Light Direction

表达的东西和Half Direction一样,效果是Half Direction * 2,光源的角度变换影响很大,与光源相反方向直接就黑掉了,half Direction的时候还保留色值/2的的颜色

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Light Position

忽略光源按照Y轴旋转角度的变化,反之如果是X轴忽略光源X轴变化,XYZ为都不忽略,默认Z轴发生Rotation时不会有变化(围绕自身转Z轴不动,没有发生位移)

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效果如下

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3.如何使用自定义类似光照实现Blinn-Phong的光照模型

      我们根据如下公式,在ShaderForge中做出如下实现

Ispecular = Ks*Is* pow(( dot(N,H), n )

 

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核心实现效果如下

 

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4.完善我们的自定义Shader

      4.1 我们先模拟出一个Diffuse的算法

 

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      4.2合并(通过加法),得到我们想要的结果

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      4.3 优化 去除重复声明的变量 如同Normal Direction

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       4.4添加法线贴图

添加法线贴图并在Normal Dir的复选框内打勾,让贴图与法线贴图对齐,官方翻译如下

The Perturbed checkbox makes it use the normals after having applied the "Normal" input of the main node, such as a normal map.

 

右键查看大图吧~ 现在你会发现所有的图形都被扭曲了,很形象(包括了法线信息)

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     4.5添加Emission效果

在上一篇文章中我已经阐述过Emission节点的效果,我们用上上文讲到的知识,使用Amblient Light(环境光),来模拟在环境光照下的效果

首先我希望你现在已经知道了环境光是个什么样的概念(不要辜负我写那么长的说明),纯粹的光,那么我们要做成贴图反光的效果则要将环境光与贴图混合

 

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      4.7 最终效果

 

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如果你觉得效果不明显,那我们换一张图吧

 

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大功告成!举起我们的手,让那些还在苦苦手写Shader的人们颤抖吧~

posted @ 2015-04-24 19:12  keyle_xiao  阅读(2373)  评论(1编辑  收藏  举报