Unity Shader 光照模型

摘要

Unity Shader 中常用光照模型的核心思路：兰伯特模型用 max(0, dot(N, L)) 计算漫反射；半兰伯特模型将点积映射到 0-1 区间改善背光面；Phong 模型用反射向量与视线向量夹角的余弦幂次模拟高光。

兰伯特光照模型

漫反射的基础模型：

diffuse = max(0, dot(N, L)) × lightColor

Shader "Custom/Lambert" {
    Properties { _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1) }
    SubShader {
        Pass {
            Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"
            struct appdata { float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; };
            struct v2f { float4 pos : SV_POSITION; float3 worldNormal : TEXCOORD0; };
            v2f vert(appdata v) {
                v2f o;
                o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                return o;
            }
            float4 _Color;
            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target {
                float3 N = normalize(i.worldNormal);
                float3 L = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
                float diff = max(0, dot(N, L));
                return float4(_Color.rgb * diff, 1);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

半兰伯特模型

改善背光面过暗的问题：

diffuse = (dot(N, L) × 0.5 + 0.5) × lightColor

Phong 高光模型

高光反射 = pow(max(0, dot(R, V)), gloss) × specColor

关联概念

• Unity Shader 光照模型（本页）

来源回溯

• Unity Shader 入门——光照模型（来源摘要）