Lambert （蘭伯特）光照模型

Lambert （蘭伯特）光照模型

　　是光源照射到物體表面後，向四面八方反射，產生的漫反射效果。這是一種理想的漫反射光照模型。以下圖：這個是頂點函數處理後的該光照模型，所以看起來像素不夠平滑。

漫反射

　　是投射在粗糙表面上的光向各個方向反射的現象。當一束平行的入射光線射到粗糙的表面時，表面會把光線向着四面八方反射，因此入射線雖然互相平行，因爲各點的法線方向不一致，形成反射光線向不一樣的方向無規則地反射，這種反射稱之爲「漫反射」或「漫射」。這種反射的光稱爲漫射光。

Lambert光照模型計算方法

　　漫反射光的強度近似地服從於Lambert定律，即漫反射光的光強僅與入射光的方向和反射點處表面法向夾角的餘弦成正比。

　　原理公式：diffuse = I*cosθ；

　　　　diffuse：反射光線的的光強；

　　　　I：入射光線的光強，方向如上圖所示；

　　　　cosθ：入射光線和該頂點法線的餘弦，如上圖所示；cosθ = L*N；

　　因此，最後的數學表達式爲：diffuse = I*(L*N)；

Shader程序

 1 /*******************************************
 2 Lambert(蘭伯特)光照模型
 3     1. 理想的漫反射；
 4     2. 計算都在頂點着色器，所以像素不會平滑過渡；
 5 *******************************************/
 6 Shader "JQM/Lambert"
 7 {
 8     Properties
 9     {
10         _Color("Color", color) = (1.0,1.0,1.0,1.0)
11     }
12     SubShader{
13         Pass{
14             
15             Tags { "LightMode" = "ForwardBase"}
16 
17             CGPROGRAM
18             #pragma vertex vert
19             #pragma fragment frag
20 
21             //使用自定義變量
22             uniform float4 _Color;
23 
24             //使用Unity定義的變量
25             uniform float4 _LightColor0;
26 
27             struct vertexInput{
28                 float4 vertex:POSITION;
29                 float3 normal:NORMAL;
30             };
31 
32             struct vertexOutput{
33                 float4 pos:SV_POSITION;
34                 float4 col:COLOR;
35             };
36 
37             //頂點程序
38             vertexOutput vert(vertexInput v)
39             {
40                 vertexOutput o;
41                 
42                 float3 normalDirection = normalize( mul(float4(v.normal,0.0),_World2Object).xyz);//將模型空間的法線轉到世界空間
43                 float3 lightDirection;
44                 float atten = 1.0;
45 
46                 lightDirection = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//燈光方向
47                 float3 diffuseReflection = atten * _LightColor0.xyz *  max(0.0, dot(normalDirection,lightDirection));//計算蘭伯特漫反射
48                 float3 lightFinal = diffuseReflection + UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;//與環境光結合
49 
50                 o.col = float4(lightFinal*_Color.rgb,1.0);
51                 o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
52                 return o;
53             }
54 
55             //片斷程序
56             float4 frag(vertexOutput i):COLOR
57             {
58                 return i.col;
59             }
60 
61             ENDCG
62         }
63     }
64     
65 }

 

 效果圖

物體在空間中 受到 光源 環境光 和 自身材質（顏色，貼圖） 的綜合因素的影響，造成的效果。