高光反射

这里的高光反射是一种经验模型，并不完全符合真实世界中的高光反射现象，用于计算那些沿着完全镜面反射方向被反射的光线，可以让物体看起来有光泽，比如金属材质。

计算高光反射需要知道 表面法线，视角方向，光源方向，反射方向等。

我们使用Phong模型 来计算高光反射，公式如下：

=（ * )max(0，)

其中:指的是 材质的光泽度--gloss即反光度。控制高光部分区域，越大，亮点就越小。

 :材质的高光反射系数，控制该材质对于高光反射的强度和颜色。

：入射光源的颜色和强度。

：视角方向。  ： 反射方向。

max函数：防止点积为负数。

CG中提供了计算反射方向的函数 reflect(i,n);

i:入射方向；n：法线方向

1.逐顶点光照

Shader "Custom/SpecularVert"
{
    
    Properties
    {
        _DiffuseColor("DiffuseColor",Color)=(1,1,1,1)
        _SpecularColor("SpecularColor",Color)=(1,1,1,1)
        _Gloss("Gloss",Range(8,256))=20
    }

    SubShader
    {
        pass
        {
            Tags{"LightMode"="ForwardBase"}

            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "Lighting.cginc"
            fixed4 _DiffuseColor;
            fixed4 _SpecularColor;
            float _Gloss;


            struct a2v
            {
                float4 vertPos:POSITION;
                float3 normal:NORMAL;
            };

            struct v2f
            {
                float4 pos:SV_POSITION;
                float3 color:COLOR;
            };

            v2f vert(a2v v)
            {
                v2f o;
                o.pos=UnityObjectToClipPos(v.vertPos);
                fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
                fixed3 worldNormal=normalize(mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject));
                fixed3 worldLightDir=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
                fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*_DiffuseColor.rgb*saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));
                fixed3 reflectDir=normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));
                fixed3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-mul(unity_ObjectToWorld,v.vertPos).xyz);
                fixed3 specular=_LightColor0.rgb*_SpecularColor.rgb*pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss);
                o.color=ambient+diffuse+specular;
                return o;
            }

            fixed4 frag(v2f i):SV_Target
            {
                return fixed4(i.color,1);
            }

            ENDCG
        }

    }

    FallBack "Specular"
}

可以看出 高光部分 不是那么平滑，这是因为高光反射部分的计算是非线性的，在顶点着色器中计算光照在进行插值是线性的，破坏了原计算的非线性关系。下面采用逐像素方法来计算高光反射部分。

2.逐像素光照

Shader "Custom/SpecularFragment"
{
    Properties
    {
        _DiffuseColor("DiffuseColor",Color)=(1,1,1,1)
        _SpecularColor("SpecularColor",Color)=(1,1,1,1)
        _Gloss("Gloss",Range(8,256))=20
    }

    SubShader
    {
        pass
        {
            Tags{"LightMode"="ForwardBase"}

            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "Lighting.cginc"
            fixed4 _DiffuseColor;
            fixed4 _SpecularColor;
            float _Gloss;


            struct a2v
            {
                float4 vertPos:POSITION;
                float3 normal:NORMAL;

            };

            struct v2f
            {
                float4 pos:SV_POSITION;
                float3 worldNormal:TEXCOORD0;
                float3 worldPos:TEXCOORD1;
            };

            v2f vert(a2v v)
            {
                v2f o;
                o.pos=UnityObjectToClipPos(v.vertPos);
                o.worldNormal=mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);
                o.worldPos=mul(unity_ObjectToWorld,v.vertPos).xyz;
                return o;
               
            }

            fixed4 frag(v2f i):SV_Target
            {
                fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
                fixed3 worldNormal=normalize(i.worldNormal);
                fixed3 worldLightDir=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
                fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*_DiffuseColor.rgb*saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));
                fixed3 reflectDir=normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));
                fixed3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-i.worldPos.xyz);
                fixed3 specular=_LightColor0.rgb*_SpecularColor.rgb*pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss);
                fixed3 scolor=ambient+diffuse+specular;
                return fixed4(scolor,1);
            }

            ENDCG
        }

    }
    FallBack "Diffuse"
}

高光效果会好很多，看起来平滑许多。