前言
在Unity3D中,光照是渲染过程中至关重要的一环。逐顶点光照和逐像素光照是两种常见的光照计算方法,它们各有优缺点,适用于不同的场景和需求。本文将详细介绍这两种光照技术的原理和实现方式,并提供相应的代码示例。
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逐顶点光照(Per-Vertex Lighting)
逐顶点光照是一种基于顶点的光照计算方法。它在每个顶点处计算光照值,然后在片段着色器中对这些光照值进行插值,以生成最终像素的颜色。这种方法的主要优点是计算量较小,适用于资源有限的平台,如移动设备。然而,由于顶点数目通常远小于像素数目,逐顶点光照在细节丰富的场景中可能会出现光照不均匀的情况。
技术详解:
- 顶点着色器:在顶点着色器中,计算每个顶点的光照值。这通常包括环境光、漫反射光等。
- 插值:在片段着色器中,使用顶点着色器计算的光照值进行插值,以生成每个像素的颜色。
代码实现:
以下是一个简单的逐顶点光照的顶点着色器示例:
Shader "Custom/VertexLit" | |
{ | |
Properties | |
{ | |
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {} | |
} | |
SubShader | |
{ | |
Tags { "RenderType"="Opaque" } | |
CGPROGRAM | |
#pragma surface surf Lambert | |
sampler2D _MainTex; | |
struct Input | |
{ | |
float2 uv_MainTex; | |
}; | |
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) | |
{ | |
o.Albedo = tex2D(_MainTex, IN.uv_MainTex).rgb; | |
o.Normal = float3(0, 0, 1); | |
o.Emission = 1.0; | |
} | |
ENDCG | |
} | |
} |
C#代码示例,用于将材质设置为逐顶点光照:
using UnityEngine; | |
public class VertexLitShader : MonoBehaviour | |
{ | |
public Material material; | |
void Start() | |
{ | |
material.shader = Shader.Find("Custom/VertexLit"); | |
} | |
} |
逐像素光照(Per-Pixel Lighting)
逐像素光照是一种基于像素的光照计算方法。它在每个像素处计算光照值,从而能够更准确地模拟光照效果。这种方法适用于需要高质量光照效果的场景,但计算量相对较大。
技术详解:
- 片段着色器:在片段着色器中,计算每个像素的光照值,并将其与材质的颜色进行混合。
- 光照模型:逐像素光照通常使用更复杂的光照模型,如兰伯特光照模型(Lambertian Reflectance)或Phong光照模型,以更准确地模拟光照效果。
代码实现:
以下是一个基于兰伯特光照模型的逐像素光照片段着色器示例:
Shader "Custom/PixelLit" | |
{ | |
Properties | |
{ | |
_MainTex ("Texture", 2D) = "white" {} | |
_Color ("Color", Color) = (1,1,1,1) | |
_LightColor ("Light Color", Color) = (1,1,1,1) | |
_LightDirection ("Light Direction", Vector) = (0,0,-1) | |
} | |
SubShader | |
{ | |
Tags { "RenderType"="Opaque" } | |
LOD 100 | |
CGPROGRAM | |
#pragma surface surf Lambert | |
sampler2D _MainTex; | |
float4 _Color; | |
float3 _LightColor; | |
float3 _LightDirection; | |
struct Input | |
{ | |
float2 uv_MainTex; | |
float3 worldNormal; | |
}; | |
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) | |
{ | |
float3 lightDir = normalize(_LightDirection); | |
float3 normal = normalize(IN.worldNormal); | |
float NdotL = max(0.0, dot(normal, lightDir)); | |
float3 diffuse = _LightColor * _Color.rgb * NdotL; | |
o.Albedo = diffuse; | |
o.Emission = 0.0; | |
} | |
ENDCG | |
} | |
} |
C#代码示例,用于将材质设置为逐像素光照:
using UnityEngine; | |
public class PixelLitShader : MonoBehaviour | |
{ | |
public Material material; | |
void Start() | |
{ | |
material.shader = Shader.Find("Custom/PixelLit"); | |
} | |
} |
总结
逐顶点光照和逐像素光照各有优缺点,适用于不同的场景和需求。逐顶点光照计算量小,适用于资源有限的平台,但在细节丰富的场景中可能会出现光照不均匀的情况。逐像素光照能够更准确地模拟光照效果,适用于需要高质量光照效果的场景,但计算量相对较大。在实际开发中,可以根据场景的要求选择适合的光照计算方法,以获得更好的光照效果和性能。
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