简介
之前在讲自定义光照模型时，提到Lambert漫反射光照模型，这是一个用来模拟粗糙表面对光线的漫反射现象的经验模型，对于纸张、粗糙墙壁等等来说，这个模型或许够用，但对于金属这样的光滑表面来说，我们就需要使用Phong模型来模拟光滑表面对光线的镜面反射现象。同Lambert一样，这个模型也是经验模型，而且在程序中，我们经常同时使用Lambert和Phong两个模型，因为在现实世界中，任何表面都会同时发生漫反射和镜面反射两种现象，因此我们就要使用两种模型分别计算两种反射后的光强（也就是顶点颜色值），是渲染的效果看起来真实一些。但要注意，这样做并不会带来真正真实的渲染效果，毕竟这两种模型都是经验模型，考虑的都是理想情况下。而Blinn-phong光照模型是基于Phong的修正模型，因此本文一并归纳。
Phong模型
在理想状况下，镜面反射后的光之集中在一条线上，因此我们的视线离这条线的距离越近，射入我们眼中的光线就越多，我们看到的光强也就越强。同时，镜面反射也与物体表面的高光指数（物体表面光泽程度）有关，其数值越大，反射后的光线越集中，反之则越分散，可能会有人想：如果将高光指数设置的很大，也就是光线极其分散，Phong是否可以用来代替Lambert？答案肯定是不行的，原因是漫反射是将光线反射到各个角度，而镜面反射即使反射光线再分散，它们依旧被限制在一个90度的区域中，因此与漫反射的效果是不一样的。
代码
Shader "Demo/Specular/Phong Texture"{
Properties{
_MainTex("MainTex",2D) = ""{}
}
SubShader{
Tags{"RenderType"="Opaque"}
LOD 200
CGPROGRAM
#pragma surface surf CustomSpecular
sampler2D _MainTex;
struct Input {
float2 uv_MainTex;
};
void surf(Input IN, inout SurfaceOutput o) {
half4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = c.rgb;
o.Alpha = c.a;
}
inline float4 LightingCustomSpecular(SurfaceOutput s, fixed3 lightDir, half3 viewDir, fixed atten) {
float diff = max(0, dot(lightDir, s.Normal));
float3 diffuseColor = s.Albedo * _LightColor0.rgb * diff;
float3 r = reflect(lightDir, s.Normal);
float spec = pow(max(0, dot(r, viewDir)), s.Gloss);
float3 specularColor = s.Specular * _LightColor0.rgb * spec;
float4 col;
col.rgb = (diffuseColor + specularColor) * atten * 2;
col.a = s.Alpha;
return col;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}
效果图
Blinn-phong光照模型
相比较Phong模型，Blinn-phong模型能提供比Phong更柔和、更平滑的高光，而且速度上也更快，因此成为很多CG软件中默认的光照渲染方法，同时也被集成到大多数的图形芯片中，而且在OpenGL和DirectX 3D的渲染管线中，它也是默认的光照模型。计算方法是使用入射光线和视线的中间平均值，即半角向量，和法线计算出一个和视角相关的高光。
代码
Shader "Demo/Specular/BlinnPhong Texture"{
Properties{
_MainTex("MainTex", 2D) = ""{}
}
SubShader{
Tags{"RenderType"="Opaque"}
LOD 200
CGPROGRAM
#pragma surface surf CustomSpecular
sampler2D _MainTex;
struct Input{
float2 uv_MainTex;
};
void surf(Input IN, inout SurfaceOutput o) {
half4 c = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = c.rgb;
o.Alpha = c.a;
}
inline fixed4 LightingCustomSpecular(SurfaceOutput s, fixed3 lightDir, half3 viewDir, fixed atten) {
half3 h = normalize(lightDir + viewDir);
fixed diff = max(0, dot(s.Normal, lightDir));
fixed nh = max(0, dot(s.Normal, h));
fixed spec = pow(nh, s.Specular * 128.0) * s.Gloss;
fixed4 col;
col.rgb = (s.Albedo * _LightColor0.rgb * diff + _LightColor0.rgb * spec) * (atten * 2);
col.a = s.Alpha;
return col;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
}
效果图
