Unity Shader学习笔记（7）高光反射
发表于2017-12-29
说完漫反射，肯定接下来要介绍的就是高光反射，让大家看看在高光反射中Phong模型的逐顶点光照、逐像素光照和Blinn光照的使用。
Phong模型的逐顶点、逐像素，和Blinn模型对比：
Phong模型
逐顶点光照（Gouraud shading，高洛德着色）
Properties ｛
_Diffuse ("Diffuse",Color) = (1,1,1,1)
_Specular ("Specular",Color) = (1,1,1,1) // 反射颜色
_Gloss ("Gloss",Range(8.0,256)) = 20 // 高光区域大小
｝
Pass中关键代码：
struct a2v ｛
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
｝;
struct v2f ｛
float4 pos : SV_POSITION;
fixed3 color : COLOR0;
｝;
v2f vert (a2v v)｛
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// 下面这块是逐顶点漫反射，详见上一篇。
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
fixed3 worldNormal = normalize(mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject));
fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));
// 计算获得出射方向r。reflect：发射方向，CG提供的函数。worldLightDir是光照方向，与L方向相反。
fixed reflectDic = normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));
// 视觉方向v。即相机到物体的向量归一化。
// 等价UnityWorldSpaceViewDir(mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex))
fixed viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz);
// 高光反射系数，Phong模型公式，假设只有一个平行光源_LightColor0。
fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(reflectDic,viewDir)),_Gloss);
o.color = ambient + diffuse + specular;
return o;
｝
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target ｛
return fixed4(i.color,1.0);
｝
逐像素光照（Phong shanding，Phong着色）
没有太大区别，只是把计算过程丢到了片元着色器。
struct v2f ｛
float4 pos : SV_POSITION;
float3 worldNormal : TEXCOORD0;
float3 worldPos : TEXCOORD1;
｝;
v2f vert (a2v v)｛
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.worldNormal = mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;
return o;
｝
fixed4 frag(v2f i) : SV_Target ｛
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));
fixed reflectDic = normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));
fixed viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos.xyz);
fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(reflectDic,viewDir)),_Gloss);
return fixed4(ambient + diffuse + specular,1.0);
｝
Blinn光照模型
计算快于Phong模型。两种都是经验模型。一些情况下Blinn模型更符合实验结果。
直接修改上面Phong的逐片元代码即可。
// 视觉方向v //fixed viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos.xyz); fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos)); // 单位向量h fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir); // 套公式 fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0,dot(worldNormal,halfDir)),_Gloss);
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