Unity中的基础光照(漫反射)

本文介绍了Unity中的漫反射光照,重点讲解了兰伯特光照模型,包括其在表现粗糙表面光照现象的应用,以及逐顶点和逐像素光照的实现方法。还提及了半兰伯特模型,用于将法线方向映射到[0,1]范围内。" 100141198,7457925,递归算法详解:从斐波那契到数组递增判断,"['算法', '递归', '数据结构', '排序', '数学']

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漫反射光照

详情参见:https://github.com/mrxandlingsa
(冯乐乐)
兰伯特光照模型(Lambert)
应用Lambert 模型较好地表现了粗糙表面上的光照现象,如石灰粉刷的墙壁、纸张等
公式:C(diffuse)=(C(light)*m(diffuse))*max(0,n,l)
C(light):入射光线的颜色和强度
m(diffuse):材质的反射系数发v
n:表面法线
l:光源方向
CG中saturate(x)函数可代替上述公式

1)Lambert光照的逐顶点光照实现

Shader "Unlit/Lambert"
{
Properties {
		_Diffuse ("Diffuse", Color) = (1, 1, 1, 1)//材质的漫反射颜色
	}
	SubShader {
		Pass { 
			Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
		
			CGPROGRAM
			
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag
			
			#include "Lighting.cginc"
			
			fixed4 _Diffuse;
			
			struct a2v {
				float4 vertex : POSITION;
				float3 normal : NORMAL;
			};
			
			struct v2f {
				float4 pos : SV_POSITION;
				fixed3 color : COLOR;
			};
			
			v2f vert(a2v v) {
				v2f o;
				// Transform the vertex from object space to projection space
				//顶点位置的坐标转化到剪裁空间
				o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				
				// Get ambient term环境光
				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
				//公式应用是都在世界空间下进行
				// Transform the normal from object space to world space
				//世界坐标下法线向量并归一化
				fixed3 worldNormal = normalize(mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject));
				
### 在 Unity 中实现漫反射光照效果 #### 使用 Shader 实现 Lambertian 反射 为了在 Unity 中实现基于Lambertian的漫反射光照模型,可以编写自定义着色器。下面是一个简单的 HLSL 着色器代码示例,该代码实现了基本的Lambertian反射计算: ```hlsl Shader "Custom/LambertDiffuse" { Properties { _Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1) _MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" } Pass { CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag struct appdata_t { float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; }; struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; float3 worldNormal : TEXCOORD0; }; sampler2D _MainTex; float4 _Color; v2f vert(appdata_t v) { v2f o; o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.worldNormal = normalize(mul((float3x3)unity_ObjectToWorld, v.normal)); return o; } fixed4 frag(v2f i) : COLOR { half nl = max(0,dot(normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz),i.worldNormal)); // 计算法线与光源方向之间的余弦值 fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Color.rgb * nl; // 应用朗伯特定律 return fixed4(diffuse, 1.0); } ENDCG } } } ``` 此着色器利用了内置变量 `_WorldSpaceLightPos0` 和 `_LightColor0` 来获取当前场景中的主要光源位置及其颜色[^3]。 #### 使用 C# 脚本控制材质属性 除了直接编辑着色器外,还可以通过C#脚本来动态调整材质的颜色和其他参数。例如,在 `Sphere.cs` 文件中设置体对象使用的材质并修改其颜色: ```csharp using UnityEngine; public class Sphere : MonoBehaviour { public Material material; private Renderer rend; void Start() { rend = GetComponent<Renderer>(); if(rend != null && material != null){ rend.material = material; } } void Update(){ if(material != null){ material.SetColor("_Color", new Color(Random.value, Random.value, Random.value)); } } } ``` 这段代码会在每一帧更新时随机更改物体的颜色[^2]。
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