Unity Shader系列文章：Unity Shader目录-初级篇
Unity Shader系列文章：Unity Shader目录-中级篇
效果：
前向渲染，光照衰减和阴影.jpg
// 前向渲染，光照衰减和阴影
Shader "Unlit/ForwardRenderingAttenAndShadow"
{
Properties
{
_Diffuse ("Diffuse", Color) = (1, 1, 1, 1) // 漫反射颜色
_Specular ("Specular", Color) = (1, 1, 1, 1) // 高光反射颜色
_Gloss ("Gloss", Range(8, 256)) = 20 // 高光区域大小
}
SubShader
{
Tags { "RenderType" = "Opaque" }
// Base Pass计算平行光、环境光
pass
{
Tags { "LightMode" = "ForwardBase" }
CGPROGRAM
#pragma multi_compile_fwdbase
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "Lighting.cginc"
#include "AutoLight.cginc"
fixed4 _Diffuse;
fixed4 _Specular;
float _Gloss;
// 应用传递给顶点着色器的数据
struct a2v
{
float4 vertex: POSITION; // 语义：顶点坐标
float3 normal: NORMAL; // 语义：法线
};
// 顶点着色器传递给片元着色器的数据
struct v2f
{
float4 pos: SV_POSITION; // 语义：裁剪空间的顶点坐标
float3 worldNormal: TEXCOORD0;
float3 worldPos: TEXCOORD1;
SHADOW_COORDS(2) // 内置宏：声明一个用于对阴影纹理采样的坐标 (这个宏参数需要是下一个可用的插值寄存器的索引值，这里是2)
};
v2f vert(a2v v)
{
v2f o;
// 将顶点坐标从模型空间变换到裁剪空间
// 等价于o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// 将法线从模型空间变换到世界空间
// 等价于o.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
// 将顶点坐标从模型空间变换到世界空间
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
// 内置宏：用于计算声明的阴影纹理坐标
TRANSFER_SHADOW(o);
return o;
}
// 片元着色器
fixed4 frag(v2f i): SV_TARGET
{
fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
// 世界空间光向量
fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
// 计算漫反射颜色
// 兰伯特公式：Id = Ip * Kd * N * L
// IP：入射光的光颜色；
// Kd：漫反射颜色；
// N：单位法向量，L：单位光向量
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));
// 世界空间观察向量
// 等价于fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos)
fixed3 viewDir = UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos.xyz);
// 半角向量: h = (V + L)/(| V + L |)
fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);
// 计算高光反射
// Blinn-Phong高光反射公式：
// Cspecular=(Clight * Mspecular) * max(0,n.h)^mgloss
// Clight：入射光颜色；
// Mspecular：高光反射颜色；
// n: 单位法向量；
// h: 半角向量：光线和视线夹角一半方向上的单位向量 h = (V + L)/(| V + L |)
// mgloss：反射系数；
fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot(worldNormal, halfDir)), _Gloss);
// 环境光
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
// 计算阴影值和光照衰减
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);
return fixed4(ambient + (diffuse + specular) * atten, 1.0);
}
ENDCG
}
// Add Pass 计算额外的逐像素光源(点光源、聚光灯等), 每个pass对应1个光源
pass
{
Tags { "LightMode" = "ForwardAdd" }
// 开启混合
Blend One One
CGPROGRAM
// 若使用下面定义，则Unity会为这些额外逐像素光源计算阴影
// #pragma multi_compile_fwdadd_fullshadows
#pragma multi_compile_fwdadd
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "Lighting.cginc"
#include "AutoLight.cginc"
fixed4 _Diffuse;
fixed4 _Specular;
float _Gloss;
// 应用传递给顶点着色器的数据
struct a2v
{
float4 vertex: POSITION; // 语义：顶点坐标
float3 normal: NORMAL; // 语义：法线
};
// 顶点着色器传递给片元着色器的数据
struct v2f
{
float4 pos: SV_POSITION; // 语义：裁剪空间的顶点坐标
float3 worldNormal: TEXCOORD0;
float3 worldPos: TEXCOORD1;
SHADOW_COORDS(2) // 内置宏：声明一个用于对阴影纹理采样的坐标 (这个宏参数需要是下一个可用的插值寄存器的索引值，这里是2)
};
// 顶点着色器
v2f vert(a2v v)
{
v2f o;
// 将顶点坐标从模型空间变换到裁剪空间
// 等价于o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// 将法线从模型空间变换到世界空间
// 等价于o.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
// 将顶点坐标从模型空间变换到世界空间
o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
// 内置宏：用于计算声明的阴影纹理坐标
TRANSFER_SHADOW(o);
return o;
}
// 片元着色器
fixed4 frag(v2f i): SV_TARGET
{
fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
// 世界空间光向量
fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
// 计算漫反射颜色
// 兰伯特公式：Id = Ip * Kd * N * L
// IP：入射光的光颜色；
// Kd：漫反射颜色；
// N：单位法向量，L：单位光向量
fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0, dot(worldNormal, worldLightDir));
// 世界空间观察向量
// 等价于fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos)
fixed3 viewDir = UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos);
// 半角向量: h = (V + L)/(| V + L |)
fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);
// 计算高光反射
// Blinn-Phong高光反射公式：
// Cspecular=(Clight * Mspecular) * max(0,n.h)^mgloss
// Clight：入射光颜色；
// Mspecular：高光反射颜色；
// n: 单位法向量；
// h: 半角向量：光线和视线夹角一半方向上的单位向量 h = (V + L)/(| V + L |)
// mgloss：反射系数；
fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot(worldNormal, halfDir)), _Gloss);
// 计算阴影值和光照衰减
UNITY_LIGHT_ATTENUATION(atten, i, i.worldPos);
return fixed4((diffuse + specular) * atten, 1.0);
}
ENDCG
}
}
FallBack "Specular"
}