光照模型中高光反射部分的计算公式
计算高光反射需要4个参数：
1.入射光的颜色强度C （light）
2.材质的高光系数m(specular)
3.视角方向V（矢量）以及反射方向r
4.反射方向r可以由表面法线n（向量）和光源方向I（向量）计算而得：
Shader "Unlit/specularVertexLevel"
{
//1.声明三个属性,_Specular控制高光反射材质,_Diffuse漫反射材质,_Gloss控制高光区域大小
Properties
{
_Diffuse("Diffuse",Color) =(1,1,1,1)
//控制高光反射颜色
_Specular ("Specular" ,Color)=(1,1,1,1)
//控制高光区域大小
_Gloss("Gloss",Range(8.0, 256))= 20
}
SubShader
{
Pass
{
//2.在SubShader语句块中定义Pass语句块,Tags指明光照模式
Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
//3.定义着色器 包含内置文件 定义结构体 定义与属性相同类型的变量等
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "Lighting.cginc"
fixed4 _Diffuse;
fixed4 _Specular;
float _Gloss;
struct a2v{
//模型空间的顶点坐标
float4 vertex :POSITION;
//模型空间的法线方向
float3 normal:NORMAL;
};
struct v2f{
//输出的是裁剪空间的顶点坐标
float4 pos:SV_POSITION;
fixed3 color:COLOR;
};
//4.顶点着色器:包含了ambient环境光,diffuse漫反射光,specular高光
v2f vert (a2v v){
v2f o;
//利用unity内置的模型-观察-投影矩阵将顶点坐标转换到裁剪空间
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
//通过内置变量获取环境光
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
//法线转换到世界坐标
//unity_WorldToObject为模型空间到世界空间的变换矩阵的逆矩阵
fixed3 worldNormal = normalize(mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject));
//获取光源方向
fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
//利用漫反射光照公式计算漫反射
fixed3 diffuse= _LightColor0.rgb*_Diffuse.rgb*saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));
//利用Cg内置反射光线方向计算函数计算反射光线
fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));
//mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex)将顶点坐标转换为世界坐标
//视角方向=摄像头位置-顶点位置
fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz);
//根据公式计算高光反射
fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss) ;
o.color = ambient + diffuse + specular;
return o;
}
//5.片元着色器:输出色彩
fixed4 frag (v2f i):SV_Target
{
return fixed4(i.color,1.0);
}
ENDCG
}
}
FallBack"Specular"
}
Shader "Unlit/specularVertexLevel"
{
//1.声明三个属性,_Specular控制高光反射材质,_Diffuse漫反射材质,_Gloss控制高光区域大小
Properties
{
_Diffuse("Diffuse",Color) =(1,1,1,1)
_Specular ("Specular" ,Color)=(1,1,1,1)
_Gloss("Gloss",Range(8.0, 256))= 20
}
SubShader
{
Pass
{
//2.在SubShader语句块中定义Pass语句块,Tags指明光照模式
Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
//3.定义着色器 包含内置文件 定义结构体 定义与属性相同类型的变量等
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "Lighting.cginc"
fixed4 _Diffuse;
fixed4 _Specular;
float _Gloss;
struct a2v{
float4 vertex :POSITION;
float3 normal:NORMAL;
};
struct v2f{
float4 pos:SV_POSITION;
fixed3 color:COLOR;
};
//4.顶点着色器:包含了ambient环境光,diffuse漫反射光,specular高光
v2f vert (a2v v){
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
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));
fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));
fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz);
fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss) ;
o.color = ambient + diffuse + specular;
return o;
}
//5.片元着色器:输出色彩
fixed4 frag (v2f i):SV_Target
{
return fixed4(i.color,1.0);
}
ENDCG
}
}
FallBack"Specular"
}
逐顶点光照
缺陷：使用逐顶点光照 高光部分明显不平滑，主要原因是，高光反射部分的计算是线性的，而在顶点着色中计算光照在进行差值的过程是线性的，破坏了原计算非线性关系，就会出现较大的问题。
ASE 模拟逐顶点光照
参考网站：https://home.gamer.com.tw/creationDetail.php?sn=4502543
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