Unity-Shader-光照模型之漫反射

【旧博客转移 - 2016年4月3日 23:27】

 

前面的话：

在现实生活中，我们看见能看见的东西都是光反射出来的颜色，如果反射光太弱，或者没有进入你的视角范围，你看到的就是黑色的。

在游戏中光分为几种，平行光源（太阳光），点光源（灯泡）等等，最常用的是Directional light（平行光源）。

当然在计算机中光不过是一些数据罢了，

方向，颜色，亮度就可以决定一个平行光源

 

漫反射光照：

 

漫反射是是投射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象，根据入射光线与此点的法线来决定此点的反射强度，

用ShaderLab书上的公式表达就是

Lum = C * max(0, cos<L, N>)

C：到达此点光线的强度和颜色

N：法线

L：单位长度（标准化）的入射光向量

 

Shader "lijia/Diffcue"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
                float3 normal : TEXCOORD1;
                float3 lightDir : TEXCOORD2;
            };

            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;

            float4 _LightColor0;

            v2f vert (appdata_full v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
                o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _MainTex);
                o.normal = v.normal;
                o.lightDir = ObjSpaceLightDir(v.vertex);//把光向量从世界空间转成模型空间
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                float3 L = normalize(i.lightDir);
                float3 N = normalize(i.normal);
                fixed4 col = tex2D(_MainTex, i.uv);
                float diff = max(0, dot(N, L)) * _LightColor0.rgb + UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT;//加上环境光
                return col*diff;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

 

这里要注意的是，计算LightDir跟Normal的夹角的时候，一定要保证在同一个坐标空间。有两种方式

1. 把LightDir转成模型空间
2. 把Normal转世界空间

 

但是把Normal转世界坐标一定要注意，不要用mul(_Object2World, normal)去转，这样如果模型有一些缩放变化就会出现异常。正确的做法是用模型到世界的逆矩阵的转置矩阵。mul(float4(normal, 0), _World2Object);

漫反射效果：

 

 

适合用在地形，岩石，墙壁等粗糙的物体上，人物可以使用更炫丽的光照计算，比如下一篇要写的 镜面高光和Phong