Unity 漫反射光照模型：探索现实世界光影效果

2023-12-18 11:20:42

漫反射光照模型：构建真实世界光影效果

在计算机图形学中，光照模型是模拟和渲染光线与物体交互的数学和算法模型。标准光照模型将光照大致分为四个部分：自发光、高光反射、漫反射和环境光。漫反射是光线与物体表面漫无目的地散射的结果，它使物体呈现出柔和、均匀的照明效果。

在 Unity 中，您可以使用内置的漫反射着色器来实现漫反射光照。漫反射着色器是一种表面着色器，它根据入射光线的角度和物体表面的法线方向计算漫反射光的强度。通过调整漫反射着色器的参数，您可以控制漫反射光的颜色、强度和光泽度。

除了内置的漫反射着色器外，您还可以使用 Unity 的表面着色器系统创建自己的漫反射着色器。表面着色器系统允许您编写自定义的着色器代码，从而获得更高级的控制和灵活性。

漫反射光照模型的实现步骤

创建漫反射着色器。
- 打开 Unity 编辑器，转到“Assets”菜单并选择“Create”>“Shader”>“Surface Shader”。
- 在“Shader Name”字段中输入“漫反射着色器”。
- 在“Shader Type”字段中选择“Surface”。
- 在“Properties”部分，添加以下属性：
  - “_Color”：漫反射光的颜色。
  - “_Intensity”：漫反射光的强度。
  - “_Glossiness”：漫反射光的粗糙度。
- 在“SubShader”部分，添加以下代码：

SubShader {
    Tags { "RenderType"="Opaque" }
    LOD 200

    Pass {
        CGPROGRAM
        #pragma surface surf Standard fullforwardshadows

        sampler2D _MainTex;
        fixed4 _Color;
        fixed _Intensity;
        fixed _Glossiness;

        struct Input {
            float3 worldPos;
            float3 worldNormal;
            float3 worldViewDir;
        };

        void surf(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o) {
            fixed3 diffuseColor = _Color.rgb * _Intensity;

            o.Albedo = diffuseColor;
            o.Metallic = 0.0;
            o.Smoothness = _Glossiness;
            o.Alpha = 1.0;
        }
        ENDCG
    }
}

将漫反射着色器应用到物体。
- 在场景中选择要应用漫反射着色器的物体。
- 在“Inspector”面板中，找到“Material”属性。
- 点击“Shader”字段旁边的下拉箭头，然后选择“漫反射着色器”。
- 调整漫反射着色器的参数，以获得所需的漫反射光照效果。

漫反射光照模型的进阶技术

除了基本的漫反射着色器外，Unity 还提供了许多进阶技术来增强漫反射光照效果。这些技术包括：

全局光照 (GI) ：GI 模拟光线在场景中的传播和反弹，从而产生更加逼真的漫反射光照效果。
环境光遮蔽 (AO) ：AO 计算物体表面的遮挡情况，并在遮挡区域添加阴影，从而增强漫反射光照效果的真实感。
法线贴图 (Normal Map) ：法线贴图是一种特殊纹理，它存储了物体表面的法线方向。使用法线贴图可以模拟细微的表面细节，从而增强漫反射光照效果的真实感。