根据Unity Shader编程的光照模型实现，光线通常可分为以下核心组成部分：
一、基础光照分量
环境光（Ambient）
全局基础照明，不依赖具体光源
实现方式：UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT内置变量
漫反射光（Diffuse）
兰伯特模型（Lambertian）模型：diffuse = max(0, dot(N, L))
半兰伯特模型（Half-Lambert）模型 diffuse=dot(N,L)a+b,ab可调，通常ab都为0.5
示例代码： float3 diffuse =
漫反射光强 = S_diff * m_diff * max(dot(n, l), 0)
S_diff：光源漫反射颜色（含强度）3
m_diff：材质漫反射系数（0-1，决定表面颜色）
n：表面单位法线向量
l：指向光源的单位方向向量
max()：确保背光面光强不低于04
可以增加漫反射系数
漫反射光强 = S_diff * m_diff * o_diff max(dot(n, l), 0)
o_diff：物体漫反射系数
镜面反射光（Specular）
高光反射，主要是利用，摄像机和反射角的夹角来判断，但夹角越小，说明名高光反射越强，所以利用点乘来计算，假设一下，你看着镜子，反射光直照射你的眼睛，是不是代表着反射强度越大，所以第一种phone模型一种是先求出光线反射角，然后计算光线反射角与摄像机视角的点积，但可能因夹角超过 90° 导致高光断层
phone高光模型
Blinn-Phong高光模型：
Blinn-Phong 模型是对 Phong 模型的优化改进，通过引入半角向量（Halfway Vector）简化计算并改善高光效果26。其光照由三部分构成：
因为R点乘v要求出反射光线R向量，虽然不是不可以，但是比较麻烦，计算量大。所以Blinn提出来了一个天才般的想法：
不去计算R与v的夹角余弦，而是去计算v和入射方向I的角平分线 与 表面法线的夹角余弦。于是就定义了这个角平分线为h。
如何衡量两个向量接近？——使用点乘
两个向量越近，点乘结果越接近1，两个向量越远，点乘结果越接近0
自发光（Emissive）
独立于外部光源的自主发光
实现方式：直接赋值颜色值
自发光原理就是颜色叠加
Shader "Custom/VertexEmission" {
Properties {
_MainTex ("Base Texture", 2D) = "white" {
}
_EmissionMap ("Emission Map", 2D) = "white" {
}
_EmissionColor ("Emission Color", Color) = (1,1,1,1)
_EmissionIntensity ("Emission Intensity", Range(0, 5)) = 1.0
}
SubShader {
Pass {
Tags {
"RenderType"="Opaque" }
LOD 200
CGPROGRAM
#include "UnityCG.cginc"
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#pragma multi_compile_fwdbase
struct appdata {
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float3 worldNormal : TEXCOORD1;
};
sampler2D _MainTex;
sampler2D _EmissionMap;
fixed4 _EmissionColor;
float _EmissionIntensity;
v2f vert (appdata v) {
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex); // 模型空间→裁剪空间转换[1]()
o.uv = v.uv;
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal); // 法线空间转换[2]()
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
fixed4 baseColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
fixed4 emission = tex2D(_EmissionMap, i.uv) * _EmissionColor*_EmissionIntensity;
// 叠加自发光效果
return baseColor +emission;
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}
二、扩展光照类型
1.法线贴图增强光
通过Tangent Space Normal Map修改表面细节光照
关键函数:UnpackNormal(tex2D(_BumpMap，uv))
根据法线来调整物体各个像素的颜色，那么就获取法线的值，然后进行物体颜色的叠加就可以获取到了
Shader "Custom/VertexFragmentExample"
{
Properties
{
_MainTex ("主纹理", 2D) = "white" {
} // 材质面板可见的纹理属性
_Color ("颜色系数", Color) = (1,1,1,1) // 颜色调节参数
_BumpColor ("法线自发光颜色系数", Float) = 1 // 颜色调节参数
}
SubShader
{
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert // 声明顶点着色器函数
#pragma fragment frag // 声明片元着色器函数
#include "UnityCG.cginc" // 包含Unity内置函数
// 输入结构体：从Mesh数据自动获取[1]()
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION; // 顶点位置（模型空间）
float3 normal : NORMAL; // 顶点法线（模型空间）
float2 uv : TEXCOORD0; // 第一套UV坐标
};
// 输出结构体：顶点着色器->片元着色器的数据传递[2]()
struct v2f
{
float4 pos : SV_POSITION; // 必须包含的裁剪空间位置
float3 worldNormal : TEXCOORD1; // 自定义数据通道1存储世界法线
float2 uv : TEXCOORD0; // 传递UV坐标
};
sampler2D _MainTex; // 声明纹理采样器
float4 _MainTex_ST; // 纹理的缩放偏移参数
float4 _Color; // 颜色参数
float _BumpColor;
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
// 核心坐标转换：模型空间->裁剪空间[3]()
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
// 法线转换：模型->世界空间
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
// 纹理坐标处理：应用缩放偏移参数
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _MainTex);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
{
// 采样纹理并叠加颜色参数
fixed4 texColor = tex2D(_MainTex, i.uv) * _Color;
// 可视化法线数据（范围转换到0-1）
fixed3 normalColor = i.worldNormal+_BumpColor;
// 最终输出颜色（叠加法线可视化效果）
return texColor * float4(normalColor, 1.0);
}
ENDCG
}
}
}
2.高光遮罩光(Specular Mask)
使用纹理Alpha通道控制高光强度
其实就是高光，只是一张贴图，通过透明通道来控制各部位高光的值
Shader "Custom/SpecularMask" {
Properties {
_MainTex ("Main Texture", 2D) = "white" {
}
_SpecularMask ("Specular Mask (Alpha)", 2D) = "white" {
}
_SpecularScale ("Specular Scale", Range(0, 2)) = 1.0
_SpecularColor ("Specular Color", Color) = (1,1,1,1)
_Gloss ("Gloss", Range(8, 256)) = 20
}
SubShader {
Tags {
"RenderType"="Opaque"
"LightMode"="ForwardBase"
}
Pass {
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
#include "UnityCG.cginc"
#include "Lighting.cginc"
struct appdata {
float4 vertex : POSITION;
float3 normal : NORMAL;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
struct v2f {
float4 pos : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
float3 worldNormal : TEXCOORD1;
float3 viewDir : TEXCOORD2;
};
sampler2D _MainTex;
sampler2D _SpecularMask;
float4 _SpecularMask_ST;
float _SpecularScale;
float4 _SpecularColor;
float _Gloss;
v2f vert (appdata v) {
v2f o;
o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.uv = TRANSFORM_TEX(v.uv, _SpecularMask);
// 计算世界空间法线和视角方向
o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
o.viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos - mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz);
return o;
}
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {
// 基础纹理采样
fixed4 baseColor = tex2D(_MainTex, i.uv);
// 高光遮罩采样
fixed4 mask = tex2D(_SpecularMask, i.uv);
float specularIntensity = mask.a * _SpecularScale;
// 光照计算
float3 lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
float3 halfDir = normalize(lightDir + i.viewDir);
// 高光计算
float spec = pow(max(0, dot(normalize(i.worldNormal), halfDir)), _Gloss);
float3 specular = _SpecularColor.rgb * spec * specularIntensity;
// 最终颜色合成
return fixed4(baseColor.rgb + specular, 1.0);
}
ENDCG
}
}
FallBack "Diffuse"
}
3.边缘光(Rim Light)
基于菲涅尔效应:rim=pow(1.0-dot(N，V)，_RimPower)