Unity Shader 光照基础之 Half Lambert 光照模型

Half Lambert 模型(也叫作半兰伯特模型)在 Lambert 模型的基础之上做了一些优化。

在 Lambert 模型中,光照无法到达的区域,比如模型的背面,模型外观通常是全黑的,没有任何明暗变化,而 Half Lambert 模型就是改善这一状况。

回顾 Lambert 模型的计算公式如下:

$c_{diffuse} = (c_{light} \cdot m_{diffuse}) \cdot max (0,n \cdot I)$

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Unity Shader 光照基础之Lambert光照模型

在标准光照模型中,可以把光照分为四种:

  • 自发光。常用英文 emissive 来表示,用于描述当给定一个方向时,一个物体表面会向该方向发射多少辐射量,也就是有多少光照出来,一般计算都忽略这个值了。
  • 高光反射,也叫作镜面反射。常用英文 specular 来表示,用于描述当光线从光源照射到模型表面时,该表面会在完全镜面发射反向散射多少辐射量,也是就发出多少光。
  • 漫反射。常用英文 diffuse 来表示,用于描述当光线从光源照射到模型表面,该表面会向每个方向散射多少辐射量,也就是发出多少光。
  • 环境光。常用英文 ambient 来表示,用户描述其他所有间接光照。

用一张图来表示各个光照:

而 Lambert 光照模型主要是处理物体漫反射的。

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Unity Shader 光照基础内容

光照可以说是整个计算机图形学里面最重要的部分了,当展现物体时如何模拟真实世界中的光照环境,这往往是很复杂的。

由于光是可以散射的,一个物体不仅仅可以接收来自直接光源的照射,还可以接收来自周围环境的散射光,而在渲染时,要计算周围环境的散射光就无疑加大了计算量,因为周围环境远比光源复杂多了。

下面就是一张很逼真的光照渲染实例:

如果说这是用手机拍的照片,可能我都分不出来哪里有问题,而计算机模拟真实感渲染就是追求这一目标吧。

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Unity Shader 显示一张图片纹理

用 Unity 去显示一张图片纹理比用 OpenGL 代码去显示图片要简单多了,而这正是因为 Unity 在背后做了很多封装工作。

要显示的图片如下所示:

它的分辨率是 2560x1600 ,也就是矩形图片,并非正方形。

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UnityShader 的基本概念

Unity 中的 Shader 不同于 OpenGL 的 GLSL ,它是通过 ShaderLab 语言编写的。

ShaderLab 是 Unity 为开发者提供的高层级的渲染抽象层,它是一种说明性语言。

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Unity 物体的基本操作

Unity 的基本操作主要是对游戏对象的操作,包括观察视角、平移、缩放、旋转这些。

更具体一点就是控制面板上这几个按键如何操作:

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