[游戏开发]UnityShder兰伯特光照

Shader "Unlit/001"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _Diffuse("Diffuse",Color)=(1,1,1,1)
    }
    SubShader
    {
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"
            #include "Lighting.cginc"
            sampler2D _MainTex;
            fixed4 _MainTex_ST;
            fixed4 _Diffuse;
            //输入数据块
            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float4 normal:NORMAL;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
            //输出数据块
            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
                float3 color:Color;
            };
            v2f vert (appdata v)
            {
               v2f o;
               o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);     //将顶点从模型坐标转到裁剪空间
               fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;   //环境光color
               fixed3 direction=_LightColor0.rgb;             //方向光color
               fixed3 worldLight=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz); 
               fixed3 worldNormal=UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
               float  intensity=max(0,dot(worldLight,worldNormal));
               fixed3 diffuse=direction*_Diffuse.rgb*intensity;
               o.color=diffuse+ambient;
               return o;
            }
            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
               return fixed4(i.color,1);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

公式概念

漫反射=方向光color*漫反射纹理color*强度

点乘的公式=|a|.|b|.cos(弧度)，当a和b模=1，求出来的就是cos

强度=法线和光线向量的夹角的cos决定，cos的值是-1-1，max（0，法线.光线）

给限制在0-1的范围

着色器渲染流程

在顶点着色器计算该顶点的光照color值，

顶点着色器将color,在几何阶段的三角形遍历阶段，将该Color的进行线性插值，

然后传给片源着色器

函数介绍

_LightColor0.rgb? ? ? 方向光默认Color，需要引入??#include "Lighting.cginc"?? ? ? ? ? ? ? ?

UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz? ? ?环境光Color，UnityShder内置

_LightColor0.rgb? ? ? ? ? ? ? ? ? 方向光Color，UnityShder内置

Shader "Unlit/002"
{
    Properties
    {
        _MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
        _Diffuse("Diffuse",Color)=(1,1,1,1)
    }
    SubShader
    {
        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "UnityCG.cginc"
            //#include "Lighting.cginc"
            sampler2D _MainTex;
            fixed4 _MainTex_ST;
            fixed4 _Diffuse;
            //输入数据块
            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float4 normal:NORMAL;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };
            //输出数据块
            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float4 vertex : SV_POSITION;
                float3 normal:TEXCOORD1;
            };
            v2f vert (appdata v)
            {
               v2f o;
               o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);      //将顶点从模型坐标转到裁剪空间
               o.normal=UnityObjectToWorldNormal(v.normal);    //将法线从模型你转到世界空间
               o.uv=TRANSFORM_TEX(v.uv,_MainTex);                      
               return o;
            }
            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                //fixed3 direction=_LightColor0.rgb;         //  方向光color
                fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT;   //环境光color
                fixed3 tex_color=tex2D(_MainTex,i.uv);
                fixed3 worldLight=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz); //方向光向量并单位话
                float intensity=max(0,dot(worldLight,i.normal));
                fixed3 diffuse=tex_color*intensity;
                return fixed4(diffuse+ambient,1);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

着色器渲染

顶点着色器将法线线性查之后传给片源着色器，从片源着色器进行计算

从片源着色器计算的计算量肯定是很大程度大于顶点着色器计算的

好处是效果好于顶点着色器

纹理采样

概念

美术通过uv展开技术，将顶点与纹理进行绑定。

获取顶点着色器获取顶点对应的uv位置，传给片源着色器后进行插值，得到每个片元的对应的uv位置

通过uv采样对应的纹理

纹理采样代码

 o.uv=v.uv*_MainTex_ST.xy+v.uv*_MainTex_ST.zw; 

o.uv=TRANSFORM_TEX(v.uv,_MainTex);

这两句代码意思的相同的，每一个Texture都对应一个

xy表示的是缩放所以要相乘，zw表示的是偏移所有要相加

fixed4 _MainTex_ST? ?

片源着色器的到正确的uv后，直接进行采样即可

fixed3 tex_color=tex2D(_MainTex,i.uv);

半兰伯特?

max(0,dot(worldLight,i.normal))*0.5+0.5

将强度控制再0.5-1的范围

?效果示例