[UnityShader入门精要读书笔记]10.在UnityShader中实现漫反射光照（逐像素光照）

本文主要是介绍[UnityShader入门精要读书笔记]10.在UnityShader中实现漫反射光照（逐像素光照），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

shader "custom/DiffusePixelLevel"{

    //1.为了得到并且控制材质的漫反射颜色，我们首先在shader的Properties语义块中声明了一个Color类型的属性，并把它的初始值设为白色。 

    Properties{

        _Diffuse("Diffuse",color) = (1,1,1,1)

    }

        //2.在subshader语义块中定义了一个Pass语义块。这是因为顶点/片元着色器的代码需要写在Pass语义块，而非SubShader语义块中。而且，我们在Pass的第一行指明了该Pass的光照模式：

        SubShader{

        Pass{

        Tags{ "LightMode" = "ForwardBase" }

        //3.然后，使用CGPROGRAM和ENDCG来包围CG代码片，以定义最重要的顶点着色器和片元着色器代码。首先，我们使用#pragma指令来告诉Unity我们的顶点着色器和片元着色器叫什么。

        CGPROGRAM

#pragma vertex vert

#pragma fragment frag

        //4.为了使用Unity内置的一些变量，还要包含Unity的内置文件Lighting.cginc

#include "Lighting.cginc"

        //5.定义一个和Properties声明的属性类型相匹配的变量。

        fixed4 _Diffuse;

        //6.定义顶点着色器的输入和输出结构体（输出结构体同时也是片元着色器的输入结构体）

        struct a2v {

          float4 vertex : POSITION;

          float3 normal : NORMAL;

        };
        //此处与逐顶点光照的结构体不同
    struct v2f {

        float4 pos : SV_POSITION;

        float3 worldNormal : TEXCOORD0;

    };

    //顶点着色器不需要计算光照模型，只需要把世界空间下的法线传递给片元着色器
    v2f vert(a2v v) {

        v2f o;

        o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);

        o.WorldNormal = mul(v.normal, (float3x3)_World2Object);

        return o;
    }

    //片元着色器需要计算漫反射光照模型

    fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{

        fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
        
        fixed3 worldNormal = normalize(i.WorldNormal);
        
        fixed3 worldLight = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
        
        fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * saturate(dot(worldNormal, worldLight));

        fixed3 color = ambient + diffuse;

        return fixed4(color,1.0);

    }

        ENDCG

    }

    }

        Fallback "Diffuse"

}

逐像素光照可以得到更平滑的效果。但是，即便使用了逐像素漫反射光照，有一个问题依然存在。在光照无法到达的区域，模型外的外观通常是全黑的，没有任何明暗变化，这会使模型的背光区域看起来像一个平面一样，失去了模型细节表现。实际上我们可以通过添加环境光来得到非全黑的效果，但即便这样仍然无法解决背光面明暗一样的缺点。为此，有一种改善技术被提出来，就是半兰伯特（Half Lambert）光照模型。

半兰伯特模型

此前，我们使用的漫反射光照也被称为兰伯特光照模型，因为它符合兰伯特定律——在平面某点漫反射光照的光强与该反射点的法向量和入射光角度的余弦值成正比。广义的半兰伯特模型公式如下：

代码如下：

shader "custom/DiffuseHalfLambert"{

    //1.为了得到并且控制材质的漫反射颜色，我们首先在shader的Properties语义块中声明了一个Color类型的属性，并把它的初始值设为白色。 

    Properties{

        _Diffuse("Diffuse",color) = (1,1,1,1)

    }

        //2.在subshader语义块中定义了一个Pass语义块。这是因为顶点/片元着色器的代码需要写在Pass语义块，而非SubShader语义块中。而且，我们在Pass的第一行指明了该Pass的光照模式：

        SubShader{

        Pass{

        Tags{ "LightMode" = "ForwardBase" }

        //3.然后，使用CGPROGRAM和ENDCG来包围CG代码片，以定义最重要的顶点着色器和片元着色器代码。首先，我们使用#pragma指令来告诉Unity我们的顶点着色器和片元着色器叫什么。

        CGPROGRAM

#pragma vertex vert

#pragma fragment frag

        //4.为了使用Unity内置的一些变量，还要包含Unity的内置文件Lighting.cginc

#include "Lighting.cginc"

        //5.定义一个和Properties声明的属性类型相匹配的变量。

        fixed4 _Diffuse;

        //6.定义顶点着色器的输入和输出结构体（输出结构体同时也是片元着色器的输入结构体）

        struct a2v {

          float4 vertex : POSITION;

          float3 normal : NORMAL;

        };
        //此处与逐顶点光照的结构体不同
    struct v2f {

        float4 pos : SV_POSITION;

        float3 worldNormal : TEXCOORD0;

    };

    //顶点着色器不需要计算光照模型，只需要把世界空间下的法线传递给片元着色器
    v2f vert(a2v v) {

        v2f o;

        o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

        o.WorldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);

        return o;
    }

    fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{

        fixed halfLambert = dot(worldNormal, worldLightDir) * 0.5 + 0.5;
        
        fixed3 diffuse = _LightColor0 * _Diffuse.rgb * halfLambert;

        fixed3 color = ambient + diffuse;

        return fixed4(color,1.0);

    }

        ENDCG

    }

    }

        Fallback "Diffuse"

}

这篇关于[UnityShader入门精要读书笔记]10.在UnityShader中实现漫反射光照（逐像素光照）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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