Unity3d中BlinnPhong光照模型注解

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    版本：0.1

    最后修改：2012-08-10

    撰写：李现民

      Unity3D中主要用到的shader(着色器)有三种，除了常规的vertex shader与fragment shader外，还有一类称为surface shader。Unity3D自带文档中关于surface shader的介绍非常少，除了有一些示例外，surface shader的结构定义，调用时机，参数的含义都被略了，对我等初学者而言，这无疑加大了学习难度。

    前两天在网上查相关资料时，偶然发现了一篇文章，从里面提到的代码框架看，surface shader的主方法原来是在fragment shader中调用的，使用一个inout类型SurfaceOutput参数。

    http://aras-p.info/blog/2010/07/16/surface-shaders-one-year-later/

    下面着重分析一下surface shader中是如何使用BlinnPhong光照模型的，为以后写代码做铺垫。源文件取自Unity3D官网下载的builtin_shaders, 源文件名为Normal-Glossy.shader，描述了最基本的镜面反射是如何设计的

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Shader "Specular" 
{
    Properties 
    {
        // 主色调，用于定义物体的基色
        _Color ("Main Color", Color)                = (1,1,1,1)
        // 高光颜色，如果使用BlinnPhong光照模型，则定义高光时必须命名为_SpecColor，并且，只有变量定义，在surface shader中看不到是在哪里使用的，使用该变量的地方被隐藏了
        _SpecColor ("Specular Color", Color)        = (0.5, 0.5, 0.5, 1)
        // 材质的光泽度，反映物体表面的光泽程度，又叫高光指数，定义范围(0, 1]之间，其值越大，反射光越集中
        _Shininess ("Shininess", Range (0.01, 1))    = 0.078125
        // 主纹理，用于定义物体基色
        _MainTex ("Base (RGB) Gloss (A)", 2D)        = "white" {}
    }

    SubShader 
    {
        // 绘制类型，只是用于Replaced Shaders的标记，并不是必须的。

        // 如果需要定义对象的绘制顺序，请使用Queue标记
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 300

        CGPROGRAM
        // 定义着色器类型为surface，着色器入口方法为surf()，光照模型为BlinnPhong
        #pragma surface surf BlinnPhong

        sampler2D    _MainTex;
        fixed4        _Color;
        half        _Shininess;

        struct Input
        {
            // Unity3D中shader的默认规则，纹理定义前面加uv前缀代表是对应的纹理坐标
            float2 uv_MainTex;
        };

        void surf (Input input, inout SurfaceOutput output) 
        {
            // 取主纹理的对应当前像素点的值
            fixed4 tex        = tex2D(_MainTex, input.uv_MainTex);

            // Albedo反照率，即物体反射光的数量与外来光数量的比值。

            // Albedo = 主纹理 x 主色调，反映了物体的基色，与任何光相关的信息（比如diffuse, shiness等）无关
            output.Albedo    = tex.rgb * _Color.rgb;

            // Gloss光滑度[0, 1]，用于控制反射的模糊程度，值越大，高光反射越清晰，反之则越模糊。

            // 光滑度的“滑”是面的概念，代表物体整体的光滑程度

            // 比如说，同样一块金属，在它生锈的过程中，其反射就会慢慢变弱，可以通过Gloss值控制

            // 实际上它是针对高光计算结果的附加系数
            output.Gloss    = tex.a;

            // Alpha，不透明度[0, 1]：Alpha=0，代表物体完全透明；Alpha=1，代表物体完全不透明
            output.Alpha    = tex.a * _Color.a;

            // Shininess光泽度[0, 1]，又叫高光指数或镜面反射指数，注意，它在SurfaceOutput结构中的命名（Specular）很容易让人误解为它是高光强度，其实不然，它是高光指数

            // 光泽度的“泽”是点的概念，代表物体某个高光点的光泽程度
            output.Specular    = _Shininess;
        }
        ENDCG
    }

    // 如果当前GPU不支持本shader，默认使用VertexLit
    Fallback "VertexLit"
}