三种光照模型的shader实现

1.Lambert模型，公式为I=Kd*Il(N*L)；

 Shader "Custom/Lambert_A" {
     Properties {
         _Diffuse("Diffuse",Color)=(,,,)
     }
     SubShader {
     Pass{
         Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
         CGPROGRAM
         #pragma vertex vert
         #pragma fragment frag
         #include"Lighting.cginc"

         fixed4 _Diffuse;//为了使用Properties中声明的属性
         struct a2v//顶点着色器的输入结构体
         {
         float4 vertex:POSITION;//位置
         float3 normal:NORMAL;//法向量
         };

         struct v2f//顶点着色器的输出结构体
         {
         float4 pos:SV_POSITION;//一般用SV_POSITION作为输出
         fixed3 color:COLOR;
         };
         v2f vert(a2v v)
         {
         v2f o;
         o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);//把顶点矢量从模型空间变换到裁剪空间
         fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;//获取环境光

         fixed3 worldNormal=normalize(mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject));//得到顶点单位法向量
         fixed3 worldLight=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//获取顶点指向灯光的单位向量
         fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*_Diffuse.rgb*saturate(dot(worldNormal,worldLight));//_LightColor0为场景中灯光的颜色，光源颜色*材质漫反射颜色*（法线和入射光的点积（N*L））
         o.color=ambient+diffuse;//与环境光叠加
         return o;
         }
         fixed4 frag(v2f i):SV_Target
         {
         return fixed4(i.color,1.0);
         }
         ENDCG
     }
     }
     FallBack "Diffuse"
 }
 　　逐像素代码（效果较好）

 Shader "Custom/Lambert_B" {
     Properties {
         _Diffuse("Diffuse",Color)=(,,,)
     }
     SubShader {
     Pass{
     Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
         CGPROGRAM
         #pragma vertex vert
         #pragma fragment frag
         #include"Lighting.cginc"

         fixed4 _Diffuse;//为了使用Properties中声明的属性
         struct a2v//顶点着色器的输入结构体
         {
         float4 vertex:POSITION;//位置
         float3 normal:NORMAL;//法向量
         };

         struct v2f//顶点着色器的输出结构体
         {
         float4 pos:SV_POSITION;//输出位置
         fixed3 worldNormal:TEXCOORD0;
         };
         v2f vert(a2v v)
         {
         v2f o;
         o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);//把顶点矢量从模型空间变换到裁剪空间
         o.worldNormal=mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);//得到顶点单位法向量
         return o;
         }
         fixed4 frag(v2f i):SV_Target
         {
         fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;//获取环境光
         fixed3 worldNormal=normalize(i.worldNormal);
         fixed3 worldLightDir=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//获取顶点指向灯光的单位向量
         fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*_Diffuse.rgb*saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));//_LightColor0为场景中灯光的颜色，光源颜色*材质漫反射颜色*（法线和入射光的点积（N*L））
         fixed3 color=ambient+diffuse;//与环境光叠加
         return fixed4(color,1.0);
         }
         ENDCG
     }
     }
     FallBack "Diffuse"
 }

逐顶点

 Shader "Custom/Lambert_B" {
     Properties {
         _Diffuse("Diffuse",Color)=(,,,)
     }
     SubShader {
     Pass{
     Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
         CGPROGRAM
         #pragma vertex vert
         #pragma fragment frag
         #include"Lighting.cginc"

         fixed4 _Diffuse;//为了使用Properties中声明的属性
         struct a2v//顶点着色器的输入结构体
         {
         float4 vertex:POSITION;//位置
         float3 normal:NORMAL;//法向量
         };

         struct v2f//顶点着色器的输出结构体
         {
         float4 pos:SV_POSITION;//输出位置
         fixed3 worldNormal:TEXCOORD0;
         };
         v2f vert(a2v v)
         {
         v2f o;
         o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);//把顶点矢量从模型空间变换到裁剪空间
         o.worldNormal=mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);//得到顶点单位法向量
         return o;
         }
         fixed4 frag(v2f i):SV_Target
         {
         fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;//获取环境光
         fixed3 worldNormal=normalize(i.worldNormal);
         fixed3 worldLightDir=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//获取顶点指向灯光的单位向量
         fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*_Diffuse.rgb*saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));//_LightColor0为场景中灯光的颜色，光源颜色*材质漫反射颜色*（法线和入射光的点积（N*L））
         fixed3 color=ambient+diffuse;//与环境光叠加
         return fixed4(color,1.0);
         }
         ENDCG
     }
     }
     FallBack "Diffuse"
 }

逐像素（效果较佳）

2.Phong模型，公式为I=KsIl（V*R）^ns

 Shader "Custom/Phong_A" {
     Properties {
         _Diffuse("Diffuse",Color)=(,,,)
         _Specular("Specular",COlor)=(,,,)
         _Gloss("Gloss",Range(8.0,))=
     }
     SubShader {
         Pass{
         Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
         CGPROGRAM
         #pragma vertex vert
         #pragma fragment frag
         #include"Lighting.cginc"

         fixed4 _Diffuse;
         fixed4 _Specular;
         float  _Gloss;
         struct a2v
         {
         float4 vertex:POSITION;
         float3 normal:NORMAL;
         };

         struct v2f
         {
         float4 pos:SV_POSITION;
         fixed3 color:COLOR;
         };
         v2f vert(a2v v)
         {
         v2f o;
         o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);//把顶点矢量从模型空间变换到裁剪空间
         fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;//获取环境光
         fixed3 worldNormal=normalize(mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject));//得到顶点单位法向量
         fixed3 worldLightDir=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//得到场景光源
         fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*_Diffuse.rgb*saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));//_LightColor0为场景中灯光的颜色，光源颜色*材质漫反射颜色*（法线和入射光的点积（N*L））
         fixed3 reflectDir=normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));//得到反射光的单位向量
         fixed3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz);//视角方向=世界空间的摄像机位置-世界空间的顶点位置
         fixed3 specular=_LightColor0.rgb*_Specular.rgb*pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss);//光源颜色*材质高光颜色*（视角方向和反射光方向的点积（V*R））
         o.color=ambient+diffuse+specular;//环境光+漫反射+高光
         return o;
         }
         fixed4 frag(v2f i):SV_Target
         {
         return fixed4(i.color,1.0);
         }
         ENDCG
     }
     }
     FallBack "Specular"
 }

逐顶点

 Shader "Custom/Phong_B" {
     Properties {
         _Diffuse("Diffuse",Color)=(,,,)
         _Specular("Specular",COlor)=(,,,)
         _Gloss("Gloss",Range(8.0,))=
     }
     SubShader {

         Pass{
         Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
         CGPROGRAM
         #pragma vertex vert
         #pragma fragment frag
         #include"Lighting.cginc"

         fixed4 _Diffuse;
         fixed4 _Specular;
         float  _Gloss;
         struct a2v
         {
         float4 vertex:POSITION;
         float3 normal:NORMAL;
         };

         struct v2f
         {
         float4 pos:SV_POSITION;
         fixed3 worldNormal:TexCOORD0;
         float3 worldPos:TEXCOORD1;
         };
         v2f vert(a2v v)
         {
         v2f o;
         o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);//把顶点矢量从模型空间变换到裁剪空间
         o.worldNormal=mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);//得到顶点单位法向量
         o.worldPos=mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;//把顶点矢量从模型空间变换到世界空间
         return o;
         }

         fixed4 frag(v2f i):SV_Target
         {
         fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
         fixed3 worldNormal=normalize(i.worldNormal);
         fixed3 worldLightDir=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);//得到场景光源
         fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*_Diffuse.rgb*saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));//_LightColor0为场景中灯光的颜色，光源颜色*材质漫反射颜色*（法线和入射光的点积（N*L））
         fixed3 reflectDir=normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));//得到反射光的单位向量
         fixed3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-i.worldPos.xyz);//视角方向=世界空间的摄像机位置-世界空间的顶点位置
         fixed3 specular=_LightColor0.rgb*_Specular.rgb*pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss);//光源颜色*材质高光颜色*（视角方向和反射光方向的点积（V*R））
         return fixed4(ambient+diffuse+specular,1.0);//环境光+漫反射+高光
         }
         ENDCG
     }
     }
     FallBack "Specular"
 }

逐像素(效果较好)

3.Blinn Phong模型，公式为I=KsIl(N*H),其中H=(L+V)/|L+V|;

Shader "Custom/Blinn_Phong" {
    Properties {
        _Diffuse("Diffuse",Color)=(,,,)
        _Specular("Specular",COlor)=(,,,)
        _Gloss("Gloss",Range(8.0,))=
    }
    SubShader {
        Tags { "LightMode"="ForwardBase" }
        Pass{
        CGPROGRAM
        #pragma vertex vert
        #pragma fragment frag
        #include"Lighting.cginc"

        fixed4 _Diffuse;
        fixed4 _Specular;
        float  _Gloss;
        struct a2v
        {
        float4 vertex:POSITION;
        float3 normal:NORMAL;
        };

        struct v2f
        {
        float4 pos:SV_POSITION;
        fixed3 worldNormal:TexCOORD0;
        float3 worldPos:TEXCOORD1;
        };
        v2f vert(a2v v)
        {
        v2f o;
        o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
        o.worldNormal=mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);
        o.worldPos=mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;
        return o;
        }

        fixed4 frag(v2f i):SV_Target
        {
        fixed3 ambient=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
        fixed3 worldNormal=normalize(i.worldNormal);
        fixed3 worldLightDir=normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
        fixed3 diffuse=_LightColor0.rgb*_Diffuse.rgb*saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));
        //fixed3 reflectDir=normalize(reflect(-worldLightDir,worldNormal));
        fixed3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz-i.worldPos.xyz);
        fixed3 halfDir=normalize(worldLightDir+viewDir);
        fixed3 specular=_LightColor0.rgb*_Specular.rgb*pow(saturate(dot(worldNormal,halfDir)),_Gloss);
        return fixed4(ambient+diffuse+specular,1.0);
        }
        ENDCG
    }
    }
    FallBack "Specular"
}

Blinn_Phong