Shader学习——顶点高光反射,片元高光反射,BlinnPhong片元高光反射

核心公式

  • 高光反射 = 入射光线颜色强度 * 材质的高光反射系数 * n次平方 ( 取值为正数 ( 反射方向 · 视角方向 ),n );
  • BlinnPhong高光反射 = 入射光线颜色强度 * 材质的高光反射系数 * n次平方 ( 取值为正数 ( 法线方向 · 半角方向 ),n );

效果展示

顶点高光,片元高光,BlinnPhong片元高光

Phong顶点高光反射

Shader "Unlit/008"
{
    Properties
    {
       _Diffuse("Diffuse",Color) = (1,1,1,1)
       _Specular("Diffuse",Color) = (1,1,1,1)
       _Gloss("Diffuse",Range(1,256)) = 5
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"
            #include "Lighting.cginc"

            fixed4 _Diffuse;
            fixed4 _Specular;
            float _Gloss;

            struct v2f
            {
                fixed3 color:Color;
                float4 vertex :SV_POSITION;
            };

            v2f vert (appdata_base v)
            {
                v2f o;
                //顶点位置
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

                //世界坐标位置
                fixed3 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);

                //法线方向
                fixed3 worldNormal =UnityObjectToWorldNormal( v.normal);
                //光源方向
                //fixed3 worldLight = normalize (_WorldSpaceLightPos0.xyz);
                fixed3 worldLight = UnityWorldSpaceLightDir(worldPos);//Unity 内置函数写法

                //漫反射光=入射光线颜色强度*材质的漫反射系数*取值为正数(表面法线方向 · 光源方向)
                fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * saturate(dot(worldNormal,worldLight));

                //环境光
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;

                //世界空间反射方向=表面法线方向和光源方向   reflect用于计算反射方向(入射方向和法线方向)
                fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-worldLight,worldNormal));
                //世界空间视角方向=相机位置-世界模型顶点位置
                //fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - UnityObjectToWorldDir(v.vertex));
                fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(worldPos));//Unity 内置函数写法

                //高光反射=入射光线颜色强度*材质的高光反射系数*n次平方(取值为正数(反射方向 · 视角方向),n);
                fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss);

                o.color = diffuse + ambient + specular;
                return o;
            }

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

Phong片元高光反射

Shader "Unlit/009"
{
    Properties
    {
       _Diffuse("Diffuse",Color) = (1,1,1,1)
        _Specular("Diffuse",Color) = (1,1,1,1)
       _Gloss("Diffuse",Range(1,256)) = 5
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"
            #include "Lighting.cginc"

            fixed4 _Diffuse;
            fixed4 _Specular;
            float _Gloss;

            struct v2f
            {
                float4 vertex :SV_POSITION;
                fixed3 worldNormal: TEXCOORD0;
                float3 worldPos : TEXCOORD1;
            };

            v2f vert (appdata_base v)
            {
                v2f o;
                //顶点位置
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                //法线方向
                fixed3 worldNormal =UnityObjectToWorldNormal( v.normal);
                o.worldNormal=worldNormal;
                o.worldPos = UnityObjectToWorldDir(v.vertex);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {               
                //光源方向
                fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
                //漫反射光=入射光线强度*材质的漫反射系数*取值为正数(表面法线方向 · 光源方向)
                fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0,dot(worldLightDir,i.worldNormal));

                //环境光
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;

                //反射方向
                fixed3 reflectDir =normalize( reflect(-worldLightDir,i.worldNormal));
                //视角方向
                fixed3 viewDir = normalize( _WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos.xyz);
                //高光反射=入射光线颜色强度*材质的高光反射系数*n次平方(取值为正数(反射方向 · 视角方向),n);
                fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss);

                fixed3 color = ambient + diffuse + specular;

                return fixed4(color,1);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

BlinnPhong片元高光反射

Shader "Unlit/010"
{
    Properties
    {
       _Diffuse("Diffuse",Color) = (1,1,1,1)
        _Specular("Diffuse",Color) = (1,1,1,1)
       _Gloss("Diffuse",Range(1,256)) = 5
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"
            #include "Lighting.cginc"

            fixed4 _Diffuse;
            fixed4 _Specular;
            float _Gloss;

            struct v2f
            {
                float4 vertex :SV_POSITION;
                fixed3 worldNormal: TEXCOORD0;
                float3 worldPos : TEXCOORD1;
            };

            v2f vert (appdata_base v)
            {
                v2f o;
                //顶点位置
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                //法线方向
                fixed3 worldNormal =UnityObjectToWorldNormal( v.normal);
                o.worldNormal=worldNormal;
                o.worldPos = UnityObjectToWorldDir(v.vertex);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {               
                //光源方向
                fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
                //漫反射光=入射光线强度*材质的漫反射系数*取值为正数(表面法线方向 · 光源方向)
                fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0,dot(worldLightDir,i.worldNormal));

                //环境光
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;

                //视角方向
                fixed3 viewDir = normalize( _WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos.xyz);
                //半角方向
                fixed3 halfDir =normalize(worldLightDir + viewDir);
                //BlinnPhong高光反射=入射光线颜色强度*材质的高光反射系数*n次平方(取值为正数(法线方向 · 半角方向),n);
                fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(i.worldNormal,halfDir)),_Gloss);

                fixed3 color = ambient + diffuse + specular;

                return fixed4(color,1);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

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