4 各种光照模型

• 逐像素光照 (Phong着色)
• 逐顶点光照 (高洛德着色)

模型

由于RGB的每个分量计算方式相同, 所以下面所有的c都只代表其中一个分量
$$c=c_{环境}+c_{漫}+c_{高光}+c_{自发光}$$

• 兰伯特模型(计算漫反射):
  $$c_{漫}=c_{光}\ast c_{漫反射颜色}\ast max(0,n\cdot I)$$
  $c_{光}$ 是光源的属性
  $c_{漫反射色}$ 是 物体(即材质)的属性
  向量 $n$, 向量 $I$ , 可以参考下面Phong高光的图
  
• Phong模型(计算高光):
  如上图, 所有向量都是单位向量.
  $$r=2(n\cdot I)n-I$$$$c_{漫}=c_{光}\ast c_{漫反射颜色}\ast max(0,v\cdot r{)}^{m_{光泽度}}$$
  $m_{光泽度}$ 是 物体的属性
  v 是 摄像机信息.
  
• Blinn模型(计算高光):
  $$h=\frac{v+I}{|v+I|}$$$$c_{漫}=c_{光}\ast c_{漫反射颜色}\ast max(0,n\cdot h{)}^{m_{光泽度}}$$

h是定值时, 即物体距离光源与相机足够远的时候, Blinn 快一些
而大部分情况(即 v 或 I 在变的时候) , Phong可能会更快

经过实测, 感觉Blinn的效果更好一点. Phong在逆光的时候, 感觉有点假

相关函数

saturate(x): 把x的每个分量(或标量x本身)截取在 [0,1] 范围之间
reflect(i,n) : i 入射方向, n 法线方向, 上面Phong图中, $I$ 和 $r$ 的关系

环境光

Lighting Setting窗口下 的 Ambient Color 就是环境光, 在Shader中对应的变量是 UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT

光源信息

这种方法, 调用基础信息, 目前只能处理平行光.
要包含 Lighting.cginc
标签LightMode = ForwardBase

变量	含义
_LightColor0	光源颜色
_WorldSpaceLightPos0	光源位置1

这种方法, 调用内置函数, 可以处理各种光源, 各种LightMode

这些函数没有保证得到的向量是单位向量, 可能需要对结果进行归一化

摄像机信息

变量	含义
_WorldSpaceCameraPos	摄像机位置

注意事项

• md 记得加分号
• BlinnPhong模型, 在背面也会有不正确的亮度, 可以用step函数, step(0, dot(I,N)) 乘在高光项上, 让背面全是0. I 是光源方向, N是法线方向
• 记得进行normalize

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1. 是齐次坐标, 即有四个分量, 平行光在无穷远, 所以第四个分量是0, 前三个分量是光源发出光线的方向的反方向 ↩︎