Unity学习笔记(4) UnityShader学习笔记_3：标准光照模型的底层原理

最新推荐文章于 2025-02-05 14:23:00 发布

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#unity #游戏引擎

本文详细介绍了Unity Shader中的光照模型，包括环境光、自发光、漫反射和高光反射等概念，并通过具体代码实例展示了逐顶点光照和逐片元光照的实现方法，最后讲解了如何使用Unity内置函数优化光照计算。

笔记都是照着“Unity Shader入门精要”摘抄的，为以后想要复习实现方便。

标准光照模型

20220116140531
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上面是考虑光照时抽象出的背景情况，光照模型Lighting Model就是用于根据材质属性、光源信息等得出在某个观察方向的出射度的过程。也就是着色（Shading）过程。

标准光照模型使用自发光、环境光、高光反射和漫反射来叠加计算出摄像头看到的物体的光（颜色）

环境光和自发光

环境光是一个全局变量，在Unity中设置，
在Shader中可以通过UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT获取。
自发光暂时不考虑：
考虑直接自发光很简单，直接在片元着色器最后的颜色输出中添加即可，
考虑间接自发光较难，因为需要计算其它物体对自发光物体光源的反射。

漫反射光照

基本光照模型中，漫反射光照的计算公式：
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入射光线的颜色和强度： $c_{light}$ ，
材质的漫反射系数： $m_{diffuse}$ ，
表面法线： $n^\hat{n}$ ，
光源方向： $I$ 。

逐顶点光照

Shader "Custom/DiffuseVertex"
{
   
   
    Properties{
   
   
        _Diffuse ("Diffuse", Color) = (1, 1, 1, 1)
    }
    SubShader{
   
   
        Pass{
   
   
            Tags{
   
   "LightMode" = "ForwardBase"}//定义了正确的LightMode，才能得到Unity内置的光照变量
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "Lighting.cginc" //使用内置库文件
            fixed4 _Diffuse; //得到材质的漫反射属性，需要使用Properties中声明的属性，要定义一个类型相通的同名变量
            //顶点、片元着色器的输入输出结构体
            struct a2v{
   
   
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
            };
            struct v2f{
   
   
                float4 pos : SV_POSITION;
                fixed3 color : COLOR;
            };

            v2f vert(a2v v){
   
   
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz; //获取环境光
                fixed3 worldNormal =