UnityShader開發之光照 - 簡單光照模型 - Phong反射光模型參數分析

1.概念

light color = emissive + ambient + diffuse + specluar

emissive：自發光

ambient：環境光

diffuse ：漫反射光

specluar：鏡面光

 

Phong模型 鏡面光公式爲  

 爲求得的高光顏色值

爲燈光顏色

爲材質的高光反射顏色

 是經驗模型，需要兩個變量能影響到最終值，用加、減法容易觸發溢出，於是使用乘法（個人觀點）

爲指向視覺的方向向量

爲光的反射方向與強度向量

表示將投影到，獲得在方向上的分量的標量(大小)，即能被攝像機看到的值。

max主要是將反面的光照剔除掉

是材質的光澤度

作爲一個指數函數，由於兩個向量的分量xyz[0,1]，並且夾角大於0，所以得出來的數小於1，當增大時，所得的值變小，即光澤越大，高光範圍越小。

2.Phong中的向量計算

        圖中r爲反射向量，v爲指向視覺的向量，n爲法向量，I爲指向光源的向量。一般v，n，I已知，通過已知參數可以求得r。

        從單純的向量計算的角度來說

設爲入射光方向，爲反射光方向向量，爲  或 - 在法向量上的分量

（1）=-

（2）=2=2（）

（3）=||·cosθ·= = 

如果爲方向向量則       =

則=+

           =2+

           =2（）+

           =2（）+

           =2（）

 

即反射光

 

2.實現

效果：

Shader "Custom/Light/PhongSpecularLight"
{
	Properties
	{
		_Specular ("Specular", Color)=(1,1,1,1)
		_Gloss ("Gloss", Range(8.0,256))=20 
	}
	SubShader
	{
		Tags { "RenderType"="Opaque" }
		LOD 100

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

			struct appdata
			{
				float4 vertex : POSITION;
				float3 normal : NORMAL;
			};

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

			fixed4 _Specular;
			float _Gloss;
			
			v2f vert (appdata v)
			{
				v2f o;
				o.pos=UnityObjectToClipPos(v.vertex);
				o.worldNormal =mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);

				return o;
			}
			
			fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
			{
				fixed3 worldLightDir=_WorldSpaceLightPos0.xyz;
				fixed3 reflectDir=normalize(reflect(-worldLightDir,i.worldNormal));
				fixed3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-i.worldPos.xyz);
				fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(dot(reflectDir,viewDir),_Gloss);

				return fixed4(specular,1.0);
			}
			ENDCG
		}
	}
}