Unity中Shader的GI的直接光实现

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前言

Unity中Shader的GI的直接光实现，基于上一篇准备好的数据的基础上，继续实现GI的直接光效果

• Unity中Shader的烘培分支的判断

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一、在上一篇文章中，得到GI相关数据后，需要对其进行Lambert光照模型计算

这是上一篇文章中得到 GI 数据的方法
LightingLambert_GI1(o,giInput,gi);

得到了之后，我们直接使用Unity自带的计算 Lambert 模型的函数计算即可，当然也可自己按照之前的文章实现 Lambert 光照模型

• Unity中Shader的Lambert光照的实现

这是在 Lighting.cginc 中Unity实现Lambert光照的方法

我们把它移植到我们自己的 cginc 中，方便管理修改（记着修改一下函数名，防止函数名冲突）

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二、在准备好上面步骤后，我们需要准备缺少的数据

1、准备上图中的 s.Normal

这在之前的文章中，已经定义过很多次了，具体步骤如下

1.在appdata中，接受 half3 normal ： NORMAL；
1

half3 normal : NORMAL;

2.在 v2f 中定义一个 half3 worldNormal ：TEXCOORD；用于存放顶点法线数据
1

half3 worldNormal : TEXCOORD2;

3.在顶点着色器中，把 appdata 传入的数据转化到世界坐标下，存入 v2f 的worldNormal中
1

o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);

4.在片元着色器中，把 worldNormal 赋值给 SurfaceOutput 变量的 Normal
1

//1、准备 SurfaceOutput 的数据
SurfaceOutput o;
//目前先初始化为0，使用Unity自带的方法，把结构体中的内容初始化为0
UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(SurfaceOutput,o)
o.Normal = i.worldNormal;

然后，我们在UnityLambertLight1中，返回一下diff,看看结果
在片元着色器，返回计算结果

fixed4 c = LightingLambert1(o,gi);
return c;

这是烘培前的效果：

这是烘培后的效果：（我们可以看见已经有基本的光照效果了）

2、准备上图中的 s.Albedo

这个 Albedo 一般是用模型的贴图主纹理采样得到的，在这里我们没有使用，则一般给他赋值为1（不能为0，不然会导致输出的结果为黑色）

以下是修改后的完整代码：

//在这里里面使用 自定义的 cginc 来实现全局GI
//GI数据的准备
//烘培分支的判断
//GI的直接光实现
//GI的间接光实现
Shader "MyShader/P1_8_6"
{
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        Pass
        {
            Tags{"LightMode"="ForwardBase"}
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #pragma multi_compile DYNAMICLIGHTMAP_ON
            #pragma multi_compile LIGHTMAP_ON
            

            #include "UnityCG.cginc"
            #include "AutoLight.cginc"
            #include "Lighting.cginc"
            #include "CGIncludes/MyGlobalIllumination.cginc"
            
            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                //定义第二套 UV ，appdata 对应的固定语义为 TEXCOORD1
                #if defined(LIGHTMAP_ON) || defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON)
                float4 lightmapUV : TEXCOORD1;
                #endif
                half3 normal : NORMAL;
            };

            struct v2f
            {
                float4 vertex : SV_POSITION;
                float4 worldPos : TEXCOORD0;
                //定义第二套UV
                #if defined(LIGHTMAP_ON) || defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON)
                float4 lightmapUV : TEXCOORD1;
                #endif
                half3 worldNormal : NORMAL;
            };
            
            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex);
                
                //对第二套UV进行纹理采样
                #if defined(LIGHTMAP_ON) || defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON)
                    o.lightmapUV.xy = v.lightmapUV * unity_LightmapST.xy + unity_LightmapST.zw;
                #endif

                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                //1、准备 SurfaceOutput 的数据
                SurfaceOutput o;
                //目前先初始化为0，使用Unity自带的方法，把结构体中的内容初始化为0
                UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(SurfaceOutput,o)
                o.Albedo = 1;
                o.Normal = i.worldNormal;
                
                //2、准备 UnityGIInput 的数据
                UnityGIInput giInput;
                //初始化
                UNITY_INITIALIZE_OUTPUT(UnityGIInput,giInput);
                //修改用到的数据
                giInput.light.color = _LightColor0;
                giInput.light.dir = _WorldSpaceLightPos0;
                giInput.worldPos = i.worldPos;
                giInput.worldViewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos - i.worldPos);
                giInput.atten = 1;
                giInput.ambient = 0;
                
                #if defined(DYNAMICLIGHTMAP_ON) || defined(LIGHTMAP_ON)
                giInput.lightmapUV = i.lightmapUV;
                #endif
                
                //3、准备 UnityGI 的数据
                UnityGI gi;
                //直接光照数据（主平行光）
                gi.light.color = _LightColor0;
                gi.light.dir = _WorldSpaceLightPos0;
                //间接光照数据(目前先给0)
                gi.indirect.diffuse = 0;
                gi.indirect.specular = 0;
                
                LightingLambert_GI1(o,giInput,gi);
                //我们在得到GI的数据后，对其进行Lambert光照模型计算，即可得到结果
                fixed4 c =  LightingLambert1(o,gi);

                return c;
                //return fixed4(gi.indirect.diffuse,1);
                //return 1;
            }
            ENDCG
        }
    }
}

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这是修改后的效果：