Unity中Shader的Lambert光照的实现

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前言

Unity中Shader的Lambert光照的实现

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一、分别获取Lambert光照模型的每个参数

Lambert光照模型公式

Diffuse = Ambient + Kd * LightColor * max(0,dot(N,L))

在获取 环境光颜色 和 主平行光颜色 前记着引入库 Lighting.cginc

1、使用 Unity 封装的参数 unity_AmbientSky 获取环境光色

float Ambient = unity_AmbientSky;

2、在属性面板定义一个float类型参数作为光照系数

Properties
{
//光照系数
_DiffuseIntensity(“Diffuse Intensity”,float) = 1
}

3、获取主平行光的颜色

fixed4 LightColor = _LightColor0;

4、获取世界空间下的顶点法向量

struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
                //在应用程序阶段传入到顶点着色器中，时加入顶点法向量信息
                half3 normal:NORMAL;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
                //定义一个3维向量，用于接受世界坐标顶点法向量信息
                half3 worldNormal:TEXCOORD1;
                
            };

            float _DiffuseIntensity;
            
            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                //把顶点法线坐标转化为世界坐标
                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                //Lambert光照模型的结果
                //Diffuse = Ambient + Kd * LightColor * max(0,dot(N,L))
                //使用 Unity 封装的参数 获取环境光色
                float Ambient = unity_AmbientSky;

                //在属性面板定义一个 可调节的参数 用来作为光照系数，调节效果的强弱
                half Kd = _DiffuseIntensity;

                //获取主平行光的颜色
                fixed4 LightColor = _LightColor0;

                //获取顶点法线坐标（并且让其归一化）
                fixed3 N = normalize(i.worldNormal);

                //获取反射点到光源的向量

                
                
                
                return fixed4(N,1);
            }
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输出法线颜色图看一下：

5、获取反射点指向光源的向量

fixed3 L = _WorldSpaceLightPos0;

_WorldSpaceLightPos0;
平行灯: (xyz=位置,z=0)),已归一化
其它类型灯: (xyz=位置,z=1)

6、使用Lambert光照公式，计算出光照影响的结果

fixed4 Diffuse = Ambient + Kd * LightColor * dot(N,L);

因为 当 顶点法线 与 反射点指向光源的向量 垂直 或成钝角时，光照效果就该忽略不计 所以，这里使用 max(a,b)函数来限制 点积的结果范围

fixed4 Diffuse = Ambient + Kd * LightColor * max(0,dot(N,L));

二、最终效果

Shader "MyShader/P1_5_3"
{
    Properties
    {
        //光照系数
        _DiffuseIntensity("Diffuse Intensity",float) = 1
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        
        Pass
        {
            Tags{"LightMode"="ForwardBase"}
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            
            #include "UnityCG.cginc"
            #include "Lighting.cginc"

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
                //在应用程序阶段传入到顶点着色器中，时加入顶点法向量信息
                half3 normal:NORMAL;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
                //定义一个3维向量，用于接受世界坐标顶点法向量信息
                half3 worldNormal:TEXCOORD1;
                
            };

            float _DiffuseIntensity;
            
            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                //把顶点法线坐标转化为世界坐标
                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                //Lambert光照模型的结果
                //Diffuse = Ambient + Kd * LightColor * max(0,dot(N,L))
                //使用 Unity 封装的参数 获取环境光色
                float Ambient = unity_AmbientSky;

                //在属性面板定义一个 可调节的参数 用来作为光照系数，调节效果的强弱
                half Kd = _DiffuseIntensity;

                //获取主平行光的颜色
                fixed4 LightColor = _LightColor0;

                //获取顶点法线坐标(让其归一化)
                fixed3 N = normalize(i.worldNormal);

                //获取反射点指向光源的向量(因为内置了获取的方法，所以不用向量减法来计算)
                fixed3 L = _WorldSpaceLightPos0;

                //使用Lambert公式计算出光照
                //fixed4 Diffuse = Ambient + Kd * LightColor * dot(N,L);
                //因为 当 顶点法线 与 反射点指向光源的向量 垂直 或成钝角时，光照效果就该忽略不计
                //所以，这里使用 max(a,b)函数来限制 点积的结果范围
                fixed4 Diffuse = Ambient + Kd * LightColor * max(0,dot(N,L));
                
                return Diffuse;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

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改变漫反射系数效果

改变主平行光角度效果