简介
学完了兰伯特光照模型,再来学习一个更加高级一点的光照模型-Phong光照模型。光除了漫反射,还有镜面反射。一些金属类型的材质,往往表现出一种高光效果,用兰伯特模型是模拟不出来的,所以就有了Phong模型。Phong模型主要有三部分构成,第一部分是上一篇中介绍了的Diffuse,也就是漫反射,第二部分是环境光,在非全局光照的情况下,我们一般是通过一个环境光来模拟物体的间接照明,这个值在shader中可以通过一个宏来直接获取,而第三部分Specular,也就是高光部分的计算,是一种模拟镜面反射的效果,也是本篇文章重点介绍的内容。
在现实世界中,粗糙的物体一般会是漫反射,而光滑的物体呈现得较多的就是镜面反射,最明显的现象就是光线照射的反射方向有一个亮斑。再来复习一下镜面反射的概念:当平行入射的光线射到这个反射面时,仍会平行地向一个方向反射出来,这种反射就属于镜面反射,其反射波的方向与反射平面的法线夹角(反射角),与入射波方向与该反射平面法线的夹角(入射角)相等,且入射波、反射波,及平面法线同处于一个平面内。反射光的亮度不仅与光线的入射角有关,还与观察者视线和物体表面之间的角度有关。镜面反射通常会造成物体表面上的“闪烁”和“高光”现象,镜面反射的强度也与物体的材质有关,无光泽的木材很少会有镜面反射发生,而高光泽的金属则会有大量镜面反射。
Phong光照模型
Phong光照模型在Unity中的实现
Shader "ApcShader/SpecularPerPixel"
{
//属性
Properties
{
_Diffuse("Diffuse", Color) = (1,1,1,1)
_Specular("Specular", Color) = (1,1,1,1)
_Gloss("Gloss", Range(1.0, 255)) = 20
}
//子着色器
SubShader
{
Pass
{
//定义Tags
Tags{ "LightingMode" = "ForwardBase" }
CGPROGRAM
//引入头文件
#include "Lighting.cginc"
//定义函数
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
fixed4 _Diffuse;
fixed4 _Specular;
float _Gloss;
//定义结构体:应用阶段到vertex shader阶段的数据
struct a2v
{
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
};
//定义结构体:vertex shader阶段输出的内容
struct v2f
{
float4 pos : SV_POSITION;
float3 worldNormal : NORMAL;
float3 worldPos : TEXCOORD1;
};
//顶点shader
v2f vert(a2v v)
{
v2f o;
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
//法线转化到世界空间
o.worldNormal = normalize(mul(v.normal, (float3x3)_World2Object));
//顶点位置转化到世界空间
o.worldPos = mul(_Object2World, v.vertex).xyz;
return o;
}
//片元shader
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target
{
//环境光