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[游戏开发]UnityShader第六章学习笔记

1、Diffuse漫反射表面顶点着色的实现

1.1(LightMode = ForwardBase, include Lighting.cginc情况下)常见变量

UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT:Unity内置变量,环境光信息

//获得环境光的信息(rgb颜色)
fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;

_LightColor0:Unity内置变量,光源的颜色强度信息(上面的环境光是间接光照,这里的光源指的是直接光照)

fixed3 _LightColor0.rgb

_WorldSpaceLightPos0世界坐标系里的光源坐标。由于在世界坐标系里相机就是在原点的位置,所以这个变量能够很方便快捷的转换成eye-光源方向。

这个地方我一开始搞错了,_WorldSpaceLightPos0在这里不是世界空间里的光源坐标,世界空间里的相机也不是在原点的位置上。此处Unity场景里使用的是平行光源,所以_WorldSpaceLightPos0指的是平行光的方向。

关于点光源的light direction如何计算,可以参考这篇文章

fixed3 WorldLight = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);

1.2 物体空间中的法线转换到世界空间中(因为光照是世界空间中计算的)

fixed3 worldNormal = normalize(mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject)) ;

2、 Diffuse漫反射表面片元着色-实现

这里要注意最大的一个问题是,在vertex shader里ObjectNormal转换到WorldSpace之后,在frag shader里再做归一化。

Why?因为frag是直接对vert传过来的数据插值的,如果你在vert里面做归一化、再插值就无法保证是线性的了。

//in vert shader:
o.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);

//in frag shader:
fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);

3、半兰伯特表面模型

fixed3 diffuseHalfLambert = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * (0.5 * dot(worldNormal, worldLightDir) + 0.5);

4、Specular高光反射表面

Phong高光反射的计算要比diffuse表面多两个量:光线反射方向,视线方向。

光线发射方向:

fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-worldLightDir, worldNormal));

视线方向(camera -> shading point):

fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - i.worldPos.xyz);

总结&思考

1、写代码的时候,内置变量经常忘记对.xyz或.rgb的访问,导致报错

2、最后算总着色的时候,可以发现物体diffuse底色、specular颜色,以及光线颜色是直接乘一起的。这是否符合光学规律呢?值得思考一下。

最后附上随手调出来的苍蝇色XD


???????

5、UnityCG.cginc中一些常用的帮助函数

第一大类:顶点位置->观察方向

WorldSpaceViewDir

float3 WorldSpaceViewDir(float4 v)

输入:模型空间中的顶点位置

返回:世界空间中从该点到摄像机的观察方向

UnityWorldSpaceViewDir

float3 UnityWorldSpaceViewDir(float4 v)

输入:世界空间中的顶点位置

返回:世界空间中从该点到摄像机的观察方向

ObjSpaceViewDir

float3 ObjSpaceViewDir(float4 v)

输入:模型空间的顶点位置

返回:模型空间中该点到摄像机的观察方向

第二大类:顶点位置->光照方向

都仅可用于前向渲染中。

都没有归一化。

WorldSpaceLightDir

float3 WorldSpaceLightDir(float4 v)

输入:模型空间中的顶点位置

返回:世界空间中从该点到光源的光照方向

UnityWorldSpaceLightDir

float3 UnityWorldSpaceLightDir(float4 v)

输入:世界空间中的顶点位置

返回:世界空间中从该点到光源的光照方向。

ObjSpaceLightDir

float3 ObjSpaceLightDir(float4 v)

输入:模型空间中的顶点位置

返回:模型空间中从该点到光源的光照方向。

第三大类:法向/方向矢量不同空间里的变换

UnityObjectToWorldNormal

float3 UnityObjectToWorldNormal(float3 norm)

输入:模型空间中法线方向

返回:世界空间中法线方向

UnityObjectToWorldDir

float3 UnityObjectToWorldDir(float3 dir)

输入:模型空间中方向矢量

返回:世界空间中方向矢量

UnityWorldToObjectDir

float3 UnityWorldToObjectDir(float3 dir)

输入:世界空间中方向矢量

返回:模型空间中方向矢量

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加:2022-10-08 21:12:26  更:2022-10-08 21:13:52 
 
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