Unity-Shader 高光反射漏光现象-分析+解决

在写Blinn-Phong光照模型的时候发现一个有意思的现象,高光反射竟然在物体背光面出现了！

直接来看现象和代码

正常高光反射

非常简单的Blinn-Phong光照模型算法

但是我们把相机视角放在特定的角度，也就是物体物体背面的时候，我们会发现，WTF？？？

漏了漏了？？？

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背面漏光现象1

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背面漏光现象2

根本不慌，思路清晰，我们先分析原因。首先就是回顾一下Blinn-Phong光照模型的原理

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Blinn-Phong光照模型公式

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原理图解

核心计算就是光线方向与视线方向半角向量H与顶点法向量N的点积，两个向量的夹角越小，值越大。这样反射光线的强度越大，高光效果越明显。但是如果这个观察方向在物体的背面，且在特定的角度的时候

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特定角度

这时候我们可以发现在这个观察角度下，H与N的点积是有数值的，但是我们的相机却在物体后面。所以高光反射会产生“漏光”的现象。

解决方案

解决方法其实非常的简单，只需要加入阴影(接受阴影)就可以消除漏光现象，也就是在shader中支持阴影接受，背面漏光现象就迎刃而解。

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解决代码[顶点着色器]

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解决代码[片段着色器]

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漏光消失

是的解决方案就是这么简单粗暴，其实如果做好完整的光照模型。Blinn-Phong光照模型这部分问题都会在各种效果叠加的情况下消除。到这里其实本章内容就结束了，下面是一小部分扩展内容讲解一下阴影是如何产生的

额外内容阴影接收原理-ShadowMap

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原理简单图解

原理简化后非常好理解，首先如果场景只有一个主光源的时候会在光源方向拍摄一张ShadowMap。

当然这张ShadowMap是包含深度信息的，在上图中我们可以看到有一个 圆 和 三角形。在ShadowMap中三角形的深度信息比当前方向中的深度信息是要大的。所以这时候电脑就知道灰色区域里面的物体是在阴影之中。

上面的解决方案中我们是直接计算了主灯光的阴影衰减值，因为背面的阴影是纯黑色的，所以会将高光反射漏光部分完美遮挡主。

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衰减计算

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shadowAttenuation计算效果

当然MainLightShadow主要是计算主光产生的阴影，额外灯光相关计算未来会出PBR详细解读~