ShaderLab學習小結（十四）點光源問題

之前在“ShaderLab學習小結（三）漫反射+高光+點光源”中
用了Shade4PointLights()函數來計算點光源的反射。
這個函數定義在unitycg.cginc中，其中用到的前八個參數來自于UnityShaderVariables.cginc。
在這個例子中，只一個pass就實現了平行光、點光源反射，以及高光反射。

后來在學習中，接觸到另一種點光源反射的例子，用到兩個pass，第一個pass實現平行光的，第二個實現點光源的

Shader "Custom/TestLightColor0" {

    SubShader {
        pass{
        tags{"LightMode"="ForwardBase"}
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "unitycg.cginc"
            #include "lighting.cginc"
            struct v2f{
                float4 pos:POSITION;
                float3 normal:NORMAL;
                float3 wpos:TEXCOORD0;
            };
            v2f vert(appdata_base v)
            {
                v2f o;
                o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
                o.normal=UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                o.wpos=mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
                return o;
            }
            fixed4 frag(v2f IN):COLOR
            {
                float3 N = IN.normal;
                float3 L = normalize(_WorldSpaceLightPos0).xyz;
                float ndotl=saturate(dot(N,L));
                fixed4 col=_LightColor0*ndotl;
                col+=UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT;
                return col;
            }
            ENDCG
        }
        pass{
            tags{"LightMode"="ForwardAdd"}
            blend one one
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "unitycg.cginc"
            #include "lighting.cginc"
            struct v2f{
                float4 pos:POSITION;
                float3 normal:NORMAL;
                float3 wpos:TEXCOORD0;
            };
            v2f vert(appdata_tan v)
            {
                v2f o;
                o.pos=mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
                o.normal=UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                o.wpos=mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
                return o;
            }
            fixed4 frag(v2f IN):COLOR
            {
                float3 N = IN.normal;
                float3 L = normalize(_WorldSpaceLightPos0).xyz;
                float ndotl=saturate(dot(N,L));
                float atten=1;
                if(_WorldSpaceLightPos0.w!=0)
                {
                    atten = 1.0/length(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
                }

                fixed4 col=_LightColor0*ndotl*atten;
                return col;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

兩個pass幾乎一樣，叫pass1和pass2吧。pass1是forwardbase，pass2是forwardadd，pass2還要用上blend one one，不然pass1的光照就沒了,因為pass1中加了環境光LIGHT_MODEL_AMBIENT，pass2中就不用再加了。
共同點，都用的是_LightColor0。之前學習時，認為_LightColor0就是指的平行光，所以點光源要用Shade4PointLights，但現在看來并不是。在網上搜索的結果之一：
LightMode=ForwardBase： _LightColor0將會是主要的directional light的顏色。
LightMode=ForwardAdd： _LightColor0將是該逐像素光源的顏色。
也就是說在lightmode為forwardadd的pass里，_LightColor0代表不同的光源
pass2中多定義了一個衰減系數atten，且進行判斷賦值

float atten=1;
if(_WorldSpaceLightPos0.w!=0)
{
    atten = 1.0/length(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
}

點光源和平行光不同，與物體距離不同反射的強度也不同，所以這個顏色要乘一個衰減系數。

fixed4 col=_LightColor0*ndotl*atten;

當然這個只是簡單寫的一個衰減系數
這個衰減系數的計算算是抄來的吧，稍做修改
原出處用的是

atten = 1.0/length(IN.LightDir);

顯然這個LightDir是在結構體中要定義，float3型

float3 LightDir:TEXCOORD1;

代表光的方向，且在頂點程序中要轉化到切線空間
即

v2f vert(appdata_tan v)
{
    ...
    TANGENT_SPACE_ROTATION;
    o.LightDir=mul(rotation, ObjSpaceLightDir(v.vertex));
    ...
}

也就是計算衰減系數時，length()函數中的參數，我為了更加簡化，直接用了_WorldSpaceLightPos0.xyz，就省去了上面那一堆。

最后結果如下兩圖，點光源為×××


把兩個球體放在同一個位置，分別單獨顯示
上邊的是兩個通道出來的，下邊的是一個通道Shade4PointLights出來的
兩個球體都反射了平行光和點光源，看上去兩個的漫反射的效果基本一樣
下面的球體暗部邊緣處更黑一些
注：本例只做漫反射