漫反射的定義

漫反射是投射在粗糙表面上的光向各個(gè)方向反射的現(xiàn)象。當(dāng)一束平行的入射光線射到粗糙的表面時(shí)，表面會(huì)把光線向著四面八方反射，所以入射線雖然互相平行，由于各點(diǎn)的法線方向不一致，造成反射光線向不同的方向無規(guī)則地反射，這種反射稱之為“漫反射”或“漫射”。這種反射的光稱為漫射光。

Lambert定律

漫反射光的強(qiáng)度近似地服從于Lambert定律，即漫反射光的光強(qiáng)與表面法線和光源方向之間的夾角的余弦成正比。

原理公式：diffuse = I*cosθ；

diffuse：反射光線的的光強(qiáng)；

I：入射光線的光強(qiáng)，方向如上圖所示；

cosθ：光源方向和該頂點(diǎn)法線的余弦，光源方向 · 法線方向，cosθ = dot(L,N)；

在Unity中當(dāng)顏色值小0時(shí)會(huì)按0處理，所以我們最后的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：diffuse = I*max(0,dot(L,N))；

在Unity Shader

半蘭伯特光照模型

把上面的效果應(yīng)用到Unity中，可以看出不被光照射的背面是比較暗的，此時(shí)我們可以優(yōu)化蘭伯特光照模型，有人提出了半蘭伯特光照模型。
由上面的公式diffuse = I*max(0,dot(N,L))，可知dot(N,L)的范圍為-1~1，如果我們可以把范圍調(diào)整為0 ~1，那么模型看起來會(huì)更亮些，我們優(yōu)化下讓?dot(L,N)*0.5+0.5，這樣范圍就改為了0 ~1。
最后的公式為：
diffuse = I*max(0,dot(N,L)*0.5+0.5)

半蘭伯特Shader程序

從相同的視角來觀察兩個(gè)模型，效果對(duì)比如下：