Unity3D逐顶点光照与逐像素光照详解

前言

在Unity3D中，光照是渲染过程中至关重要的一环。逐顶点光照和逐像素光照是两种常见的光照计算方法，它们各有优缺点，适用于不同的场景和需求。本文将详细介绍这两种光照技术的原理和实现方式，并提供相应的代码示例。

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逐顶点光照（Per-Vertex Lighting）

逐顶点光照是一种基于顶点的光照计算方法。它在每个顶点处计算光照值，然后在片段着色器中对这些光照值进行插值，以生成最终像素的颜色。这种方法的主要优点是计算量较小，适用于资源有限的平台，如移动设备。然而，由于顶点数目通常远小于像素数目，逐顶点光照在细节丰富的场景中可能会出现光照不均匀的情况。

技术详解：

1. 顶点着色器：在顶点着色器中，计算每个顶点的光照值。这通常包括环境光、漫反射光等。
2. 插值：在片段着色器中，使用顶点着色器计算的光照值进行插值，以生成每个像素的颜色。

代码实现：

以下是一个简单的逐顶点光照的顶点着色器示例：

	Shader "Custom/VertexLit"
	{
	Properties
	{
	_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
	}
	SubShader
	{
	Tags { "RenderType"="Opaque" }
	CGPROGRAM
	#pragma surface surf Lambert
	sampler2D _MainTex;
	struct Input
	{
	float2 uv_MainTex;
	};
	void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
	{
	o.Albedo = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb;
	o.Normal = float3(0, 0, 1);
	o.Emission = 1.0;
	}
	ENDCG
	}
	}

C#代码示例，用于将材质设置为逐顶点光照：

	using UnityEngine;
	public class VertexLitShader : MonoBehaviour
	{
	public Material material;
	void Start()
	{
	material.shader = Shader.Find("Custom/VertexLit");
	}
	}

逐像素光照（Per-Pixel Lighting）

逐像素光照是一种基于像素的光照计算方法。它在每个像素处计算光照值，从而能够更准确地模拟光照效果。这种方法适用于需要高质量光照效果的场景，但计算量相对较大。

技术详解：

1. 片段着色器：在片段着色器中，计算每个像素的光照值，并将其与材质的颜色进行混合。
2. 光照模型：逐像素光照通常使用更复杂的光照模型，如兰伯特光照模型（Lambertian Reflectance）或Phong光照模型，以更准确地模拟光照效果。

代码实现：

以下是一个基于兰伯特光照模型的逐像素光照片段着色器示例：

	Shader "Custom/PixelLit"
	{
	Properties
	{
	_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {}
	_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
	_LightColor ("Light Color", Color) = (1,1,1,1)
	_LightDirection ("Light Direction", Vector) = (0,0,-1)
	}
	SubShader
	{
	Tags { "RenderType"="Opaque" }
	LOD 100
	CGPROGRAM
	#pragma surface surf Lambert
	sampler2D _MainTex;
	float4 _Color;
	float3 _LightColor;
	float3 _LightDirection;
	struct Input
	{
	float2 uv_MainTex;
	float3 worldNormal;
	};
	void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o)
	{
	float3 lightDir = normalize(_LightDirection);
	float3 normal = normalize(IN.worldNormal);
	float NdotL = max(0.0, dot(normal, lightDir));
	float3 diffuse = _LightColor * _Color.rgb * NdotL;
	o.Albedo = diffuse;
	o.Emission = 0.0;
	}
	ENDCG
	}
	}

C#代码示例，用于将材质设置为逐像素光照：

	using UnityEngine;
	public class PixelLitShader : MonoBehaviour
	{
	public Material material;
	void Start()
	{
	material.shader = Shader.Find("Custom/PixelLit");
	}
	}

总结

逐顶点光照和逐像素光照各有优缺点，适用于不同的场景和需求。逐顶点光照计算量小，适用于资源有限的平台，但在细节丰富的场景中可能会出现光照不均匀的情况。逐像素光照能够更准确地模拟光照效果，适用于需要高质量光照效果的场景，但计算量相对较大。在实际开发中，可以根据场景的要求选择适合的光照计算方法，以获得更好的光照效果和性能。

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