1、光照模型的补充说明

我一直说光照模型的构成是
环境光+漫反射+高光。
其实最后一个高光，应该理解成是光线的反射。
所以最后光照模型的构成就变成了
环境光+漫反射+光线反射颜色

在之前的基础光照模型的漫反射和高光颜色之后，这一步需要加入反射的效果。

2、反射效果介绍

光线反射的实现有很多种，比如像Unity引擎官方例子的水面反射，或者是用CubeMap、反射探针(reflection probe)等都是可以的。
由于这个综合的例子本身已经有点复杂，出于性能考虑，这里选用了MatCap作为模拟反射的手段。为了能让模型的边缘有一些类似于补光的效果，所以我还加入了一点边缘光。

怎样使用MatCap材质之前已经介绍过，这里也不再多说，先看看效果，然后直接上代码。
在这里插入图片描述

这里主要使用了2张贴图，一张是金属感比较强的MatCap材质，另外一张是之前用的高光遮罩贴图的G通道。

在这里插入图片描述

可以看到，加了MatCap模拟反射之后，模型的细节会变得更加的丰富。

3、完整Shader：

Shader "azhao/IronManBodyCode"
{Properties{_RimBias("RimBias", Float) = 1_RimPow("RimlPow", Float) = 2_RimlCol("RimCol", Color) = (0,0,0,0)_NoiseMap("NoiseMap",2D) = "black"{}_NoiseTiling("NoiseTiling",Vector) = (1,1,0,0)_NoiseSpeed("NoiseSpeed",float) = 0_AmbientStength("AmbientStength",float) = 1_MainTex("BaseCol",2D) = "white"{}_NormalMap("NormalMap",2D) = "black"{}_NormalScale("NormalScale",float) = 1_SpecCol("SpecCol",Color) = (1,1,1,1)_Shininess("_Shininess",float) = 1_SpecStength("SpecStength",float) = 1_SpecMask("SpecMask",2D) = "white"{}_MatCapTex("_MatCapTex",2D) = "black"{}_MatCapStength("MatCapStength",float) = 1_MatCapPow("MatCapPow",float) = 2_RimAddStength("RimAddStength",float) = 1}SubShader{Tags { "RenderType"="Opaque" }LOD 100Pass{CGPROGRAM#pragma vertex vert#pragma fragment frag#include "UnityCG.cginc"//简化版的转换法线并缩放的方法half3 UnpackScaleNormal(half4 packednormal, half bumpScale){half3 normal;//由于法线贴图代表的颜色是0到1，而法线向量的范围是-1到1//所以通过*2-1,把色值范围转换到-1到1normal = packednormal * 2 - 1;//对法线进行缩放normal.xy *= bumpScale;//向量标准化normal = normalize(normal);return normal;}//获取HalfLambert漫反射值float GetHalfLambertDiffuse(float3 worldPos, float3 worldNormal){float3 lightDir = UnityWorldSpaceLightDir(worldPos);float NDotL = saturate(dot(worldNormal, lightDir));float halfVal = NDotL * 0.5 + 0.5;return halfVal;}//获取BlinnPhong高光float GetBlinnPhongSpec(float3 worldPos, float3 worldNormal,float shininess){float3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(worldPos));float3 halfDir = normalize((viewDir + _WorldSpaceLightPos0.xyz));float specDir = max(dot(normalize(worldNormal), halfDir),0);float specVal = pow(specDir, shininess);return specVal;}float2 GetMatCapUV(float3 normalWorld){float3 normalView = mul(UNITY_MATRIX_IT_MV, normalWorld);return normalView.xy*0.5 + 0.5;}struct appdata{float4 vertex : POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;float3 normal : NORMAL;float4 tangent : TANGENT;};struct v2f{float4 pos : SV_POSITION;float2 uv : TEXCOORD0;float3 worldPos :TEXCOORD1;float3 worldNormal : TEXCOORD2;float3 worldTangent :TEXCOORD3;float3 worldBitangent : TEXCOORD4;};float _RimBias;float _RimPow;float4 _RimlCol;sampler2D _NoiseMap;float4 _NoiseTiling;float _NoiseSpeed;sampler2D _MainTex;sampler2D _NormalMap;float _NormalScale;float _AmbientStength;float4 _SpecCol;float _Shininess;float _SpecStength;sampler2D _SpecMask;sampler2D _MatCapTex;float _MatCapStength;float _MatCapPow;float _RimAddStength;v2f vert (appdata v){v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);o.uv = v.uv;o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);o.worldTangent = UnityObjectToWorldDir(v.tangent);o.worldBitangent = cross(o.worldNormal, o.worldTangent);return o;}half4 frag (v2f i) : SV_Target{float3 worldViewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));float NdotV = dot(i.worldNormal, worldViewDir);float fresnelVal = pow((1 - NdotV)*_RimBias, _RimPow);/*光线轮廓暂时先屏蔽掉float2 noiseUV = i.worldPos.xy *_NoiseTiling.xy + _NoiseTiling.zw;noiseUV.y += frac(_Time.y)*_NoiseSpeed;float4 noiseCol = tex2D(_NoiseMap, noiseUV);half4 RimLineRGBA = _RimlCol * (fresnelVal+noiseCol.r);*/half4 RimRGBA = _RimlCol * fresnelVal*_RimAddStength;half4 baseCol = tex2D(_MainTex,i.uv);half4 normalCol = tex2D(_NormalMap, i.uv);//得到切线空间的法线方向half3 normalVal = UnpackScaleNormal(normalCol, _NormalScale).rgb;//构建TBN矩阵float3 tanToWorld0 = float3(i.worldTangent.x, i.worldBitangent.x, i.worldNormal.x);float3 tanToWorld1 = float3(i.worldTangent.y, i.worldBitangent.y, i.worldNormal.y);float3 tanToWorld2 = float3(i.worldTangent.z, i.worldBitangent.z, i.worldNormal.z);//通过切线空间的法线方向和TBN矩阵，得出法线贴图代表的物体世界空间的法线方向float3 worldNormal = float3(dot(tanToWorld0, normalVal), dot(tanToWorld1, normalVal), dot(tanToWorld2, normalVal));float diffuseVal = GetHalfLambertDiffuse(i.worldPos, worldNormal);float4 specMaskVal = tex2D(_SpecMask, i.uv);float specVal = GetBlinnPhongSpec(i.worldPos, worldNormal, _Shininess)*specMaskVal.r*_SpecStength;float2 MatCapUV = GetMatCapUV(worldNormal);float4 MatCapCol = pow(tex2D(_MatCapTex, MatCapUV)*_MatCapStength*specMaskVal.g, _MatCapPow);half3 finalRGB = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT * _AmbientStength + baseCol.rgb*diffuseVal+ _SpecCol.rgb*specVal + MatCapCol+ RimRGBA.rgb;return half4(finalRGB,1);}ENDCG}}
}