半兰伯特光照模型

分手后的思念是犯贱 2023-07-06 14:41 13阅读 0赞

由于使用漫反射光照的时候 在光照面和半光照面结合处出现了锯齿形状，影响模型的效果，Value公司 提出一种技术，在原兰伯特光照模型基础上做出了修改解决了漫反射中的的问题，依次被称为**半兰伯特光照模型**。

广义半兰伯特计算公式：

![C^\{\_\{diffuse\}\}=（C\_\{light\}\* M\_\{diffuse\}）max(0,\\hat\{n\}\\cdot \\hat\{l\}))][C_diffuse_C_light_ M_diffuse_max_0_hat_n_cdot _hat_l](C![\_\{light\}][light] \* M![\_\{diffuse\}][diffuse])（α(![\\hat\{n\}][hat_n]![\\cdot][cdot]![\\hat\{l\}][hat_l])+β）

没有采用max 函数来防止点积为负值，采用的是α倍的缩放和β倍的偏移。一般情况下，α和β的值均为0.5

这样也可以将结果从\[-1,1\]映射到\[0,1\]，这样在被光面 也可以有明暗变化(不同的点积结果会映射成不同的值)，而不是像之前那样都为0在被光面。

半兰伯特模型 是一种是视觉加强技术，没有物理依据的。

与漫反射的逐像素光照相比，只是修改了片元函数中漫反射的计算

Shader "Custom/HalfLambert"
    {
        Properties
       {
           _DiffuseColor("Color",Color)=(1.0,1.0,1.0,1.0)
       }
       
       SubShader
       {     
           pass
           {
               Tags{"LightMode"="ForwardBase"}
    
               CGPROGRAM
    
                #pragma vertex vert
                #pragma fragment frag
                #include "Lighting.cginc"
    
                fixed4 _DiffuseColor;
    
                struct a2v
                {
                    float4 vertPos:POSITION;
                    float3 normal:NORMAL; 
                };
    
                struct v2f
                {
                    float4 pos :SV_POSITION;
                    float3 normalWorld:TEXCOORD0;
                };
    
                v2f vert(a2v v)
                {
                    v2f o;
                    o.pos=UnityObjectToClipPos(v.vertPos);
                    o.normalWorld=mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);
                    return o;
                }
    
                fixed4 frag(v2f i):SV_Target
                {
                    fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
                    fixed3 worldNormal=normalize(i.normalWorld);
                    fixed3 worldLightDir=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
                    fixed halfLambert=dot(worldNormal,worldLightDir)*0.5+0.5;
                    fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*_DiffuseColor.rgb*halfLambert;
                    return fixed4(ambient+diffuse,1);
                }
    
               ENDCG
           }
    
       }
    
        FallBack "Diffuse"
    }

三种效果比较：向光面

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2huem1kbGhj_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

背光面：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2huem1kbGhj_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

可以看出来半兰伯特光照在背面也是有明显的明暗变化

[C_diffuse_C_light_ M_diffuse_max_0_hat_n_cdot _hat_l]: https://private.codecogs.com/gif.latex?C%5E%7B_%7Bdiffuse%7D%7D%3D%25uFF08C_%7Blight%7D*%20M_%7Bdiffuse%7D%25uFF09max%280%2C%5Chat%7Bn%7D%5Ccdot%20%5Chat%7Bl%7D%29%29
[light]: https://private.codecogs.com/gif.latex?_%7Blight%7D
[diffuse]: https://private.codecogs.com/gif.latex?_%7Bdiffuse%7D
[hat_n]: https://private.codecogs.com/gif.latex?%5Chat%7Bn%7D
[cdot]: https://private.codecogs.com/gif.latex?%5Ccdot
[hat_l]: https://private.codecogs.com/gif.latex?%5Chat%7Bl%7D
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2huem1kbGhj_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200219193929929.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2huem1kbGhj,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2huem1kbGhj_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200219193959771.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2huem1kbGhj,size_16,color_FFFFFF,t_70