Unity|ShaderLab笔记整理-五（逐像素漫反射+环境光 +高光反射(Phone+ BlinnPhong)）

-接上篇-修改逐顶点的漫反射高光为逐像素类型
首先：法线与顶点在世界空间下的矩阵与位置保留在顶点中计算
其次：环境光+漫反射+高光光照计算移动到frag片元函数中

	Shader "Davia/08_Specular Fragment"{

	Properties{
		_DiffuseColor("Diffuse Color",color) = (1,1,1,1)
		_SpecularColor("Specular Color",color) = (1,1,1,1)
		_SpecularPow("Specular Pow",Range(1,20)) = 1.0
	}

	SubShader
	{
		Pass
		{
			Tags{"Lightmode" = "ForwardBase"}
			CGPROGRAM
			#include"Lighting.cginc"
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag

			fixed4 _DiffuseColor;
			fixed4 _SpecularColor;
			fixed  _SpecularPow;
			

			//application to vertex
			struct a2v{
				float4 vertex:POSITION;
				fixed3 normal:NORMAL;

			};
			//vertex to fragment
			struct v2f{
				float4 position:SV_POSITION;
				float3 worldnormal:TEXCOORD0;
				float3 worldvertex:TEXCOORD1;
			};

			//将计算过程放在顶点中：逐顶点光照
			v2f vert(a2v v) { 
				v2f f;
				//顶点位置从模型空间转换到裁减空间 也叫投影空间
				f.position = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
				//法线、顶点在世界空间中的矩阵、位置 放在顶点函数中计算
				f.worldnormal = mul(v.normal, (float3x3)_World2Object);
				f.worldvertex = mul(v.vertex, _World2Object).xyz;
				return f;
			} 
			 
			 //将计算过程放在片元中：逐像素光照
			fixed4 frag(v2f f):SV_Target
			{
				//光方向
				fixed3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);

				//法线方向 归一化来自顶点函数中的法线矩阵
				fixed3 normalDir = normalize(f.worldnormal);

				//漫反射光
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * max(dot(lightDir,normalDir),0) * _DiffuseColor.rgb;

				//环境光
				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb;

				//反射光方向
				fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-lightDir, normalDir));

				//观察方向 减去顶点函数中世界空间中的顶点坐标
				fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - f.worldvertex);

				//反射高光计算
				fixed3 specular = _SpecularColor * _LightColor0.rgb * pow(max(dot(reflectDir, viewDir), 0), _SpecularPow);

				//颜色的叠加-通过相加
				fixed3 tempcolor = diffuse + ambient + specular;
				return fixed4(tempcolor,0.5);
			}
			ENDCG
		}
	}

	Fallback"Unlit/Diffuse"
}

注：
/*
	2017年7月31日
	此类高光也简称Phone光照，当然也有改进版的Blinn-Phong高光反射模型
*/

比较Phong与blinn-phong光照的不同点：
在unity安装目录下我们可以找到Lighting.cginc文件 路径：Program Files\Unity5.3.7\Editor\Data\CGIncludes
检索BlinnPhong关键字可找到传统光照下BlinnPhong的函数内容：

// NOTE: some intricacy in shader compiler on some GLES2.0 platforms (iOS) needs 'viewDir' & 'h'
// to be mediump instead of lowp, otherwise specular highlight becomes too bright.
inline fixed4 UnityBlinnPhongLight (SurfaceOutput s, half3 viewDir, UnityLight light)
{
	half3 h = normalize (light.dir + viewDir);
	
	fixed diff = max (0, dot (s.Normal, light.dir));
	
	float nh = max (0, dot (s.Normal, h));
	float spec = pow (nh, s.Specular*128.0) * s.Gloss;
	
	fixed4 c;
	c.rgb = s.Albedo * light.color * diff + light.color * _SpecColor.rgb * spec;
	c.a = s.Alpha;

	return c;
}

比对前面实现的Phong光照，最大的不同在于

Phone:
		反射光方向，观察方向 替换为	
blinnPhone：
		法线方向，中间方向（中间方向 = 归一化(入射光方向 + 观察方向))

用一张图说明Phong---->blinnPhong的公式变化

接下来我们修改代码-完成BlinnPhong的shader：

Shader "Davia/09_Specular Fragment-BlinnPhong"{

	Properties{
		_DiffuseColor("Diffuse Color",color) = (1,1,1,1)
		_SpecularColor("Specular Color",color) = (1,1,1,1)
		_SpecularPow("Specular Pow",Range(1,20)) = 1.0
	}

	SubShader
	{
		Pass
		{
			Tags{"Lightmode" = "ForwardBase"}
			CGPROGRAM
			#include"Lighting.cginc"
			#pragma vertex vert
			#pragma fragment frag

			fixed4 _DiffuseColor;
			fixed4 _SpecularColor;
			fixed  _SpecularPow;
			

			//application to vertex
			struct a2v{
				float4 vertex:POSITION;
				fixed3 normal:NORMAL;

			};
			//vertex to fragment
			struct v2f{
				float4 position:SV_POSITION;
				float3 worldnormal:TEXCOORD0;
				float3 worldvertex:TEXCOORD1;
			};

			//将计算过程放在顶点中：逐顶点光照
			v2f vert(a2v v) { 
				v2f f;
				//顶点位置从模型空间转换到裁减空间 也叫投影空间
				f.position = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
				//法线、顶点在世界空间中的位置 放在顶点函数中计算
				f.worldnormal = mul(v.normal, (float3x3)_World2Object);
				f.worldvertex = mul(v.vertex, _World2Object).xyz;
				return f;
			} 
			 
			 //将计算过程放在片元中：逐像素光照
			fixed4 frag(v2f f):SV_Target
			{
				//光方向
				fixed3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);

				//法线方向
				fixed3 normalDir = normalize(f.worldnormal);

				//漫反射光
				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * max(dot(lightDir,normalDir),0) * _DiffuseColor.rgb;

				//环境光
				fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb;

				//反射光方向 - 在BlinnPhong光照中不需要计算反射光方向 故屏蔽
				//fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-lightDir, normalDir));

				//观察方向
				fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - f.worldvertex);

				//中间方向(入射光方向与观察方向中间方向)
				fixed3 helfDir = normalize(lightDir + viewDir);

				//反射高光计算
				fixed3 specular = _SpecularColor * _LightColor0.rgb * pow(max(dot(normalDir, viewDir), 0), _SpecularPow);

				//颜色的叠加-通过相加
				fixed3 tempcolor = diffuse + ambient + specular;
					return fixed4(tempcolor,0.5);
			}
			ENDCG
		}
	}

	Fallback"Unlit/Diffuse"
}

可以观察到，高光反射的位置和光斑区域发生了变化-虽然颜色值与高光范围值三者相同，但整体高光反射区域和效果有明显区别
大体可总结为:
		   Phong光斑区域- 以圆形进行扩散
		   BlinnPhong光斑区域- 以矩形区域进行扩散