shader学习之路——更复杂的光照之Base Pass 和 Additional Pass和光照的衰减

在 Base Pass 中处理了场景中的最重要的平行光。如果场景中包含了多个平行光， Unity 会选择最亮的平行光传递给 Base Pass进行逐像素处理，其他平行光会按照逐顶点或在 Additional Pass 中按逐像素的方式处理

Additional Pass 处理的光源类型可能是平行光、点光源或是聚光灯，因此在计算光源的 5 个属性一位置、方向、颜色、强度以及衰减时，颜色和强度我们仍然可以使用_LightColorO 来得到，但对于位翌、方向和衰减属性，我们就需要根据光源类型分别计算


Shader "Custom/ForwardRenderingShader" {Properties {_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)_MainTex ("Albedo (RGB)", 2D) = "white" {}_Gloss ("Gloss", Range(8,255)) = 20_Diffuse("Diffuse Color",Color) = (1,1,1,1)_SpecularColor("Specular Color",Color) = (1,1,1,1)}SubShader {Tags { "RenderType"="Opaque" }  Pass{Tags{"LightMode" = "ForwardBase"}  //我们希望环境光计算一次即可因此我们放在base里计算CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#pragma multi_compile_fwdbase  //编译指令  可以保证我们在Shader中使用光照衰减等光照变量可以被正确赋值#include "Lighting.cginc"sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;fixed4 _Color;fixed4 _Diffuse;float _Gloss;fixed4 _SpecularColor;//a2v：应用程序传递到顶点函数。application to vertex//v2f:顶点函数传递到片元函数。vertex to fragmentstruct v2f{float4 vertex:POSITION;float3 normal:NORMAL;float2 texcoord:TEXCOORD0;};struct a2v{float4 pos:SV_POSITION;float3 worldNormal:TEXCOORD0;float3 worldPos:TEXCOORD1;float2 uv:TEXCOORD2;};a2v vert(v2f v){a2v o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;o.uv = TRANSFORM_TEX(v.texcoord,_MainTex);return  o;}fixed4 frag(a2v i):SV_Target{fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));     fixed4 texColor = tex2D(_MainTex,i.uv);fixed3 albedo = texColor.rgb * _Color.rgb;fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb * albedo ;fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0,dot(worldNormal,worldLightDir));fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _SpecularColor.rgb * pow(max(0,dot(worldNormal,halfDir)),_Gloss);fixed atten =1.0;return fixed4(ambient + (diffuse + specular) * atten,1);}ENDCG   }Pass{  //点光源会通过ForwardAdd来渲染Tags {"LightMode" = "ForwardAdd"}Blend One One  //开启混合模式  希望计算得到的光照结果可以在帧缓存中与之前的光照结果进行叠加CGPROGRAM         #pragma vertex vert#pragma fragment frag#pragma multi_compile_fwdadd#include "Lighting.cginc"#include "Autolight.cginc"sampler2D _MainTex;float4 _MainTex_ST;fixed4 _Color;fixed4 _Diffuse;float _Gloss;fixed4 _SpecularColor;//a2v：应用程序传递到顶点函数。application to vertex//v2f:顶点函数传递到片元函数。vertex to fragmentstruct v2f{float4 vertex:POSITION;float3 normal:NORMAL;float2 texcoord:TEXCOORD0;};struct a2v{float4 pos:SV_POSITION;float3 worldNormal:TEXCOORD0;float3 worldPos:TEXCOORD1;float2 uv:TEXCOORD2;};a2v vert(v2f v){a2v o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;        return  o;}fixed4 frag(a2v i):SV_Target{fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);#ifdef USING_DIRECTIONAL_LIGHTfixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));        #elsefixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPos.xyz);#endiffixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * max(0,dot(worldNormal,worldLightDir));fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _SpecularColor.rgb * pow(max(0,dot(worldNormal,halfDir)),_Gloss);#ifdef USING_DIRECTIONAL_LIGHT  //判断是否是平行光fixed atten =1.0;#else//unity_WorldToLight:把顶点从世界空间变换到光源空间  再用这个坐标的模的平方对衰减纹理采样float3 lightCoord = mul(unity_WorldToLight,float4(i.worldPos,1)).xyz;fixed atten = tex2D(_LightTexture0,dot(lightCoord,lightCoord).rr).UNITY_ATTEN_CHANNEL;#endifreturn fixed4((diffuse + specular) * atten,1);//通过使用#ifdef 指令 判断是否定义了 USING_DIRECTIONAL_LIGHT 来得到的。如果当前前向渲染 Pass //处理的光源 类型是平行光， 那么 Unity 的底层渲染引擎就会定义 USING_DIRECTIONAL_ LIGHT。如果判//断 得知是平行光的话， 光源方向可 以直接由_WorldSpaceLigbtPosO.xyz 得到；如果是点光源或聚光//灯， 那么_WorldSpaceLightPosO.xyz 表示的是世界空间下的光源位置， }ENDCG    }}FallBack "Diffuse"
}

使用数学公式计算衰减：

float distance = length(_WorldSpaceLightPos0.xyz - i.worldPosition.xyz);
atten = 1.0/distance; //衰减系数

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