在unity的Shader中使用半兰伯特模型来构建光照

在认识半兰伯特模型之前，建议查看一下我之前的兰伯特模型构建光照

兰伯特光照模型

半兰伯特光照模型

由于兰伯特模型的计算公式仅截取了[0,1]的光照区间，因此可能会丢失掉阴影部分的暗部细节。而Valve公司在开发《半条命》的时候，提出了一个新的光照技术，该技术是有原兰伯特光照模型的基础上进行了一个简单的修改——因此被称为半兰伯特光照模型。广义的半兰伯特光照模型如下：

和兰伯特光照模型类似，只是将Max函数替换成了(a·(n·I)+b)这样一来就可以保留充足的暗部细节。通常情况下，a和b的值为0.5。即该公式为如下：

之所以能够保留住暗部细节，是因为就算 n·I 的值最大为1，也会被乘0.5，然后再加上0.5。仍然可以确保右边括号仍然大于0且小于1。意思是将所有点积结果缩小后，再整体放大0.5，最终的效果其实是偏亮的。因为就算是阴影部分，最后还是会被提高了0.5。

兰伯特模型和半兰伯特模型的对照：

半兰伯特光照模型Shader代码


Shader "LeonShader/shader_6_4_Diffuse_HalfLambert"
{Properties{_Diffuse("Diffuse",Color) = (1,1,1,1)}SubShader{Pass{Tags { "LightMode" = "ForwardBase"}CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "Lighting.cginc"fixed4 _Diffuse;struct a2v {float4 vertex : POSITION;float4 normal : NORMAL;};struct v2f {float4 pos : SV_POSITION;float3 worldNormal : TEXCOORD0;};v2f vert(a2v v) {v2f o;//将定点左边从本地空间转变投影空间o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);//得到环境信息fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;//法线信息由物体空间转变为世界空间o.worldNormal = mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject);return o;}fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);fixed halfLambert = dot(worldNormal, worldLightDir) * 0.5 + 0.5;fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Diffuse.rgb * halfLambert;fixed3 color = ambient + diffuse;return fixed4(color , 1.0);}ENDCG}}FallBack "Diffuse"
}

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兰伯特模型和半兰伯特模型的对照：

半兰伯特光照模型Shader代码

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