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【Unity Shader學習筆記】Unity光照基礎-半蘭伯特光照

在光照無法達到的區域,模型的外觀通常是全黑的,沒有任何明暗變化,這會使模型的背光區域看起來就像一個平面。
使用半蘭伯特光照可以解決這個問題。

逐頂點光照技術也被稱為蘭伯特光照模型。因為它符合蘭伯特定律。
Valve公司在開發半條命的時候提出了半蘭伯特光照模型。

半蘭伯特光照模型沒有使用max操作來防止n和I的點積為負值,而是對其結果進行了一個α 倍的縮放再加上一個β 大小的偏移。
絕大多數情況下,α 和β的值均為0.5,即公式為:

對於模型的背光面,在漫反射模型中點積結果將對映到同一個值,即0值處;而在半蘭伯特模型中,背光面也可以由明暗變化,不同的點積結果會對映到不同的值上。

需要注意的是,半蘭伯特是沒有任何物理依據的,它僅僅是一個視覺加強技術。
半蘭伯特光照與逐畫素漫反射光照的程式碼很相近,只需要把計算部分稍作修改即可。
程式碼如下:

Shader "Unity Shaders Book/Chapter 6/HalfLambert" {
	Properties{
		_Diffuse("Diffuse", Color) = (1, 1, 1, 1)
	}

		SubShader{
			Pass {
				Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
				CGPROGRAM
				#pragma vertex vert
				#pragma fragment frag
				#include "Lighting.cginc"
				fixed4 _Diffuse;
				struct a2v {
					float4 vertex : POSITION;
					float3 normal : NORMAL;
				};

				struct v2f {
					float4 pos : SV_POSITION;
					float3 worldNormal : TEXCOORD0;
				};

				//逐頂點漫反射光照
				v2f vert(a2v v) {
					v2f o;
					//Transfrom the vertex from object space to projection space
					o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
					//Transform thhe normal from object space to world space
					o.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);

					return o;
				}

				fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
					//get ambient term
					fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;

				//get the normal in world space
				fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);

				//get the light direction in world space
				fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);

				//Compute diffuse term(計算漫反射項)
				fixed halfLambert = dot(worldNormal, worldLightDir) * 0.5 + 0.5;
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * halfLambert;

				fixed3 color = ambient + diffuse;

				return fixed4(color, 1.0);
			}

			ENDCG
		}
	}
	Fallback "Diffuse"
}