unity shader入门（四）：高光

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高光反射计算公式（phong模型）C _specular =(C _light *M _specular )max(0, v _* r ) ^{m
_gloss}

m _gloss 为材质的官泽度，也成反射度，控制高光区域亮点有多大

M _specular 是材质的高光反射颜色，控制材质对于高光反射的轻度和颜色

C _light 为光源的颜色和强度

v 是观察方向的单位向量

r 是反射方向 r =2(法线单位向量n*光源方向向量)法线单位向量-光源方向向量

高光反射计算公式（Blinn模型）C _specular =(C _light *M _specular )max(0, n _* h ) ^{m
_gloss}

n为法线向量的单位向量

h是对观察方向和光源方向取平均后归一化得到的：h（注：单位向量）=（v(注：单位向量)+光源方向）/|（v(注：单位向量)+光源方向）|

下面分别是逐顶点和逐像素两种写法

phong模型逐顶点：

Shader "study/Chapter6/halfLambertShader" {

	Properties{

	_Diffuse ("Diffuse", Color) = (1, 1, 1, 1)

	_Specular("Specular",Color)=(1,1,1,1)//控制材质高光反射颜色

	_Gloss("Gloss",Range(8.0,256)) = 20 //用于控制高光区域的大小

	}

	SubShader{

			Pass{

			Tags{"LightMode"="ForwardBase"}

			CGPROGRAM

			#pragma vertex vert

			#pragma fragment frag

			#include "Lighting.cginc"

			fixed4 _Diffuse;

			fixed4 _Specular;

			float _Gloss;

			struct a2v{

				float4 vertex:POSITION;

				fixed4 normal:NORMAL;

			};

			struct v2f{

				float4 pos:SV_POSITION;

				fixed3 color:COLOR;

			};

			v2f vert(a2v v){

			v2f o;

			o.pos=UnityObjectToClipPos(v.vertex);

			fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;

			//内置函数写法，下面给出内置函数

			//fixed3 worldNormal=normalize(UnityObjectToWorldNormal(v.normal););

			fixed3 worldNormal=normalize(mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject));

			fixed3 worldLightDir=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);

			fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*_Diffuse.rgb*saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));

			//反射方向get the reflect direction in world space

			fixed3 reflectDir=normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));

			//get the view direction in world space

			//世界空间下观察方向

			fixed3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz);

			//Computer specular term

			fixed3 specular = _LightColor0.rgb*_Specular.rgb*pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss);

			o.color=diffuse+ambient+specular;

			return o;

			}

			fixed4 frag(v2f i):SV_Target{

			return fixed4(i.color,1.0);

			}

		ENDCG

		}

	}

	FallBack "Specular"

}

phong模型逐像素：

Shader "study/Chapter6/SpecularPixelLevelShader"

{

	Properties{

	_Diffuse("Diffuse",Color)=(1,1,1,1)

		_Specular("Specular",Color)=(1,1,1,1)

		_Gloss("Gloss",Range(8.0,256))=20

	}

	SubShader{

		Pass{

			Tags{"LightMode"="ForwardBase"}

			CGPROGRAM

			#pragma vertex vert

			#pragma fragment frag

			#include "Lighting.cginc"

			fixed4 _Diffuse;

			fixed4 _Specular;

			float _Gloss;

			struct a2v{

				fixed4 vertex:POSITION;

				fixed3 normal:NORMAL;

			};

			struct v2f{

				fixed4 pos:SV_POSITION;

				float3 worldNormal:TEXCOORD0;

				float3 worldPos:TEXCOORD1;

			};

			v2f vert(a2v v){

				v2f o;

				o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);

				//使用内置函数写法

				//o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);

				o.worldNormal=mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);

				o.worldPos=mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;

				return o;

			}

			fixed4 frag(v2f i): SV_Target{

			//环境光、自发光部分

			fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;

			//世界空间下法线单位矢量

			fixed3 worldNormal=normalize(i.worldNormal);

			//世界空间下光源方向单位矢量

			fixed3 worldLightDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz);

			//漫反射部分

			fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));

			//世界空间下反射光矢量

			fixed3 reflectDir=normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));

			//视野方向

			fixed3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-i.worldPos.xyz);

			//高光

			fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss);

			//最终观察到的光照

			return  fixed4(ambient+diffuse+specular,1.0);

			}

			ENDCG

		}

	}

		FallBack "Specular"

}

Blinn模型逐像素

Shader "study/Chapter6/BlinnPhongShader"

{

	Properties{

	_Diffuse("Diffuse",Color)=(1,1,1,1)

	_Specular("Specular",Color)=(1,1,1,1)

	_Gloss("Gloss",Range(8.0,256))=20

	}

	SubShader{

		Pass{

			Tags{"LightMode"="ForwardBase"}

			CGPROGRAM

			#pragma vertex vert

			#pragma fragment frag

			#include "Lighting.cginc"

			fixed4 _Diffuse;

			fixed4 _Specular;

			float _Gloss;

			struct a2v{

				float4 vertex:POSITION;

				float3 normal:NORMAL;

			};

			struct v2f{

				float4 pos:SV_POSITION;

				float3 worldNormal : TEXCOORD0;

				float3 worldPos : TEXCOORD1;

			};

			v2f vert(a2v v){

				v2f o;

				o.pos=UnityObjectToClipPos(v.vertex);

				o.worldNormal=mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);

				o.worldPos=mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;

				return o;

			}

			fixed4 frag(v2f i):SV_Target{

				float3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;

				fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);

				//内置函数写法

				//float3 worldLightDir=normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));

				fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);

				fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0,dot(worldNormal, worldLightDir));

				//内置函数写法

				//fixed3 viewDir=normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldNormal));

				fixed3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-i.worldPos.xyz);

				fixed3 halfDir=normalize(worldLightDir + viewDir);

				fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0, dot(worldNormal, halfDir)), _Gloss);

				return fixed4(ambient+diffuse+specular,1.0);

			}

			ENDCG

		}

	}

	FallBack "Specular"

}