Shader系列(1):Lambert光照模型

　　Lambert光照模型是一个非常简单的模型，由Lambert在200多年前提出，当光照射到粗糙的表面时，它将向四周均匀的反射。这种各向同性的反射叫漫反射(Diffuse reflection)。漫反射光的强度服从于Lambert定律，光强与入射光的方向和反射点处表面法向夹角的余弦成正比。Lambert模型的数学表达示如下：

　　Idiffuse = Kd*Id*cosθ

　　Kd表示物体表面漫反射属性，Id表时入射光强。若N表示入射点单位法向量，L表示从入射点指向光源的单位向量（注意是入射点指向光源，表示了入射光的方向），由点乘与cos之间的关系，cosθ = N●L,则Lmbert模型可表示为：

　　Idiffuse = Kd*Id*(N●L)

下面是对应的Vertex Shader 和Pixel Shader

float4x4 matWorldViewProjection;

float4x4 matWorldView;

float3 lightPos;

struct VS_INPUT

{

float4 position : POSITION0;

float3 normal: NORMAL;

};

struct VS_OUTPUT

{

float4 position : POSITION0;

float3 normalInView: TEXCOORD0;

float3 lightDirInView: TEXCOORD1;

};

VS_OUTPUT vs_main( VS_INPUT
Input )

{

VS_OUTPUT Output;

//将顶点变换到相机透视空间

Output.position = mul( Input.position, matWorldViewProjection );

//将法线变换到视图空间

Output.normalInView = mul( Input.normal, matWorldView);

// 计算视图空间的灯光方向

Output.lightDirInView = lightPos - mul( Input.position, matWorldView);

return Output;

}

float4 ambientColor;

float4 diffuseColor;

struct PS_INPUT

{

float3 normalInView: TEXCOORD0;

float3 lightDirInView: TEXCOORD1;

};

struct PS_OUTPUT

{

float4 color : COLOR0;

};

PS_OUTPUT ps_main( PS_INPUT In )

{

PS_OUTPUT Out;

// 归一化

In.normalInView = normalize(In.normalInView);

In.lightDirInView = normalize(In.lightDirInView);

// 根据Lambert模型，法线点乘入射光方向计算漫反射

float4 diffuse = max( 0, dot( In.normalInView, In.lightDirInView ));

diffuse = diffuse * diffuseColor;

Out.color = ambientColor +
diffuse;

return Out;

}



Lambert光照模型效果