【Aladdin Unity3D Shader编程】之三-光照模型(二)

使用Blinn-Phong光照模型

Specular=直射光颜色*pow(max(cosθ,0),10) θ:是发现和x的夹角 x是平行光和视野方向的平分线

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Shader "AladdinShader/09 Specular Fragment Blinn Phong Shader"
{
    Properties
    {
        _Diffuse("Diffuse",Color)=(1,1,1,1) //添加自身的颜色
        _Specular("Specular",Color)=(1,1,1,1)
        _Gloss("Gloss",Range(8,200)) = 10
    }
    SubShader {
        Pass 
        {
            Tags{"LightMode"="ForwardBase"}

        CGPROGRAM
#include "Lighting.cginc" //引用一些写好的程序块 会包含一些获取光照的信息  
//_LightColor0 取得第一个直射光的颜色
//_WorldSpaceLightPos0 

#pragma vertex vert
#pragma fragment frag 
    
        fixed4 _Diffuse;
        fixed4 _Specular;
        half _Gloss;

        struct a2v 
        {
            float4 vertex:POSITION;
            float3 normal:NORMAL; //模型空间下法线
        };

        struct v2f
        {
            float4 position:SV_POSITION;
            float3 worldNormal:TEXCOORD0;//世界空间下的法线方向 
            float3 worldVertext:TEXCOORD1;//时间空间下的顶点坐标
        };
        v2f vert(a2v v)
        {
            v2f f;
            f.position = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
            f.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);
            f.worldVertext = mul(v.vertex , unity_WorldToObject).xyz;
            return f;
        }

        fixed4 frag(v2f f):SV_Target
        {
            fixed3 adbient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb;
            fixed3 normalDir = normalize(f.worldNormal);
            fixed3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//对于每个顶点来说 光的位置就是光的方向 因为是平行光
            fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * max(dot(normalDir,lightDir), 0) * _Diffuse.rgb;//取得漫反射的颜色
            
            //反射光方向
            //fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-lightDir,normalDir));
            //视野方向
            //相机是在世界空间下              
            fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - f.worldVertext);

            //平分线
            fixed3 halfDir = normalize(viewDir + lightDir);  //视野方向和光照方向的平分线

            //高光反射
            fixed3 specular = _LightColor0.rgb * pow(max(dot(normalDir,halfDir),0),_Gloss) * _Specular.rgb;
            fixed3 tempColor = diffuse + adbient + specular;
            return fixed4(tempColor, 1);
        }

        ENDCG
        }
    }
    FallBack  "VertexLit"
}


会发现高光部分会显得更大了，这也是平时用的比较多的高光反射模型。

使用Unity的内置函数

UnityCG.cginc中一些常用的函数

//摄像机方向(视野方向)

  • float3 WorldSpaceViewDir(float4 v) 根据模型空间中的顶点坐标得到(世界空间)从这个点到摄像机的观察方向
  • float3 UnityWorldSpaceViewDir(float4 v) 世界空间中的顶点坐标=>世界空间从这个点到摄像机的观察方向
  • float3 ObjSpaceViewDir(float4 v) 模型空间中的顶点坐标=>模型空间从这个点到摄像机的观察方向

//光源方向

  • float3 WorldSpaceLightDir(float4 v) 模型空间中的顶点坐标=>世界空间中从这个点到光源的方向
  • float3 UnityWorldSpaceLightDir(float4 v) 世界空间中的顶点坐标=>世界空间中从这个点到光源的方向
  • float3 ObjSpaceLightDir(float4 v) 模型空间中的顶点坐标=>模型空间中从这个点到光源的方向

//方向转换

  • float3 UnityObjectToWorldNormal(float3 norm) 把法线方向 模型空间=>世界空间
  • float3 UnityObjectToWorldDir(float3 dir) 把方向 模型空间=>世界空间
  • float3 UnityWorldToObjectDir(float3 dir) 把方向 世界空间=>模型空间

上面BP模型修改：

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Shader "AladdinShader/09 Specular Fragment Blinn Phong Shader"
{
    Properties
    {
        _Diffuse("Diffuse",Color)=(1,1,1,1) //添加自身的颜色
        _Specular("Specular",Color)=(1,1,1,1)
        _Gloss("Gloss",Range(8,200)) = 10
    }
    SubShader {
        Pass 
        {
            Tags{"LightMode"="ForwardBase"}

        CGPROGRAM
#include "Lighting.cginc" //引用一些写好的程序块 会包含一些获取光照的信息  
//_LightColor0 取得第一个直射光的颜色
//_WorldSpaceLightPos0 

#pragma vertex vert
#pragma fragment frag 
    
        fixed4 _Diffuse;
        fixed4 _Specular;
        half _Gloss;

        struct a2v 
        {
            float4 vertex:POSITION;
            float3 normal:NORMAL; //模型空间下法线
        };

        struct v2f
        {
            float4 position:SV_POSITION;
            float3 worldNormal:TEXCOORD0;//世界空间下的法线方向 
            float4 worldVertext:TEXCOORD1;//时间空间下的顶点坐标
        };
        v2f vert(a2v v)
        {
            v2f f;
            f.position = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
            //法线从模型空间转成世界空间下
            // f.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);
            f.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal); //使用内置方法转换
            f.worldVertext = mul(v.vertex , unity_WorldToObject);
            return f;
        }

        fixed4 frag(v2f f):SV_Target
        {
            fixed3 adbient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb;
            fixed3 normalDir = normalize(f.worldNormal);

            //光源方向
            // fixed3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//对于每个顶点来说 光的位置就是光的方向 因为是平行光
            fixed3 lightDir = normalize(WorldSpaceLightDir(f.worldVertext).xyz); //模型空间中的顶点坐标=>世界空间中从这个点到光源的方向

            fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * max(dot(normalDir,lightDir), 0) * _Diffuse.rgb;//取得漫反射的颜色
            
            //反射光方向
            //fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-lightDir,normalDir));
            //视野方向
            //相机是在世界空间下              
            // fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - f.worldVertext);
            fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(f.worldVertext));
            //平分线
            fixed3 halfDir = normalize(viewDir + lightDir);  //视野方向和光照方向的平分线

            //高光反射
            fixed3 specular = _LightColor0.rgb * pow(max(dot(normalDir,halfDir),0),_Gloss) * _Specular.rgb;
            fixed3 tempColor = diffuse + adbient + specular;
            return fixed4(tempColor, 1);
        }

        ENDCG
        }
    }
    FallBack  "VertexLit"
}


运行效果还是跟上面效果一样，BP模型是常用的模型，会发现背光面并没有一些奇怪的光斑，更符合生活常理。

漫反射和高光反射统一实现

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// Upgrade NOTE: replaced '_World2Object' with 'unity_WorldToObject'

Shader "AladdinShader/10 Diffuse Specular Shader"
{
    Properties
    {
        _Diffuse("Diffuse Color", Color)=(1,1,1,1)
        _Specular("Specular Color", Color)=(1,1,1,1)
        _Gloss("Gloss",Range(10,200))=20
    }
    SubShader {
        Pass{
            //只有正确定义Tags 才能获取跟光相关的属性
            Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
            CGPROGRAM
#include "Lighting.cginc" 
#pragma vertex vert 
#pragma fragment frag 

            fixed4 _Diffuse;
            fixed4 _Specular;
            half _Gloss;
            //顶点函数参数
            struct a2v{
                float4 vertex:POSITION; //顶点位置
                float3 normal:NORMAL; //模型空间下的法线
            };

            struct v2f{
                float4 svPos:SV_POSITION;
                fixed3 worldNormal:TEXCOORD0;//世界空间下的法线
                float4 worldVertex:TEXCOORD1;
            };

            v2f vert(a2v v)
            {
                v2f f;
                f.svPos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex); //模型空间位置到剪裁空间的顶点位置的转换
                f.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal); //模型空间的法线转成时间空间下的法线
                f.worldVertex = mul(v.vertex,unity_WorldToObject);
                return f;
            } 

            //片元函数返回颜色
            fixed4 frag(v2f f):SV_Target{
                //漫反射
                //漫反射颜色 先不管透明度
                //_LightColor0 平行光的颜色 cos夹角 光的方向和视野的夹角
                fixed3 normalDir = normalize(f.worldNormal);
                //光的方向
                fixed3 lightDir = normalize(WorldSpaceLightDir(f.worldVertex));
                //漫反射的颜色
                fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb *_Diffuse.rgb * max(dot(normalDir, lightDir),0);
                
                //相机方向
                fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(f.worldVertex));

                //光和相机方向的平分线
                fixed3 halfDir = normalize(lightDir + viewDir);
                //高光反射
                fixed3  specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(dot(normalDir,halfDir),0),_Gloss);
                //环境光
                fixed3 tempColor = diffuse + specular + UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb;
                return fixed4(tempColor,1);
            }
            ENDCG
        }
    }
    FallBack  "Specular"
}

以上这一段一定要熟练敲熟并且弄懂。效果图也跟上面效果是差不多的。

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    1、请确保node版本大于6.2
    2、在博客根目录（注意不是yilia根目录）执行以下命令：
    npm i hexo-generator-json-content --save

    3、在根目录_config.yml里添加配置： 

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一名<br>爱写代码的<br>码农