Unity Shader教程：Lambert漫反射实现原理解析

📘 核心概念

1. Lambert漫反射效果

• 动态光影 ✅ 物体受光面随光源角度实时变化（如旋转平行光时胶囊体明暗变化） ✅ 背光区域完全无光照（硬阴影效果） 

2. 技术价值

特性	说明	应用场景
真实感基础	构建物体立体感的核心算法	所有3D渲染的底层支持
计算高效	仅需点积运算，GPU开销小	移动端/低配设备优化
扩展性强	可叠加其他光照模型	PBR材质开发基础

🛠️ 实现步骤详解

1. Shader代码解析

// 顶点着色器
v2f vert (appdata v) {v2f o;o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);      // 坐标转换o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal); // 法线转世界空间o.lightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);   // 获取光源方向return o;
}// 片元着色器
fixed4 frag (v2f i) : SV_Target {float3 N = normalize(i.worldNormal);  // 标准化法线float3 L = normalize(i.lightDir);     // 标准化光源方向float diff = max(0, dot(N, L));       // 点积计算fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Color.rgb * diff; // 颜色混合return fixed4(diffuse, 1);            // 输出最终颜色
}

2. 关键参数说明

• _WorldSpaceLightPos0：Unity内置主平行光方向向量
• UnityObjectToWorldNormal()：法线矩阵转换函数
• max(0, dot(N,L))：Lambert核心计算公式

🎯 进阶技巧

1. 半兰伯特改进

// 修改点积计算部分 float diff = dot(N, L) * 0.5 + 0.5; // 使背光面有渐变效果

2. 性能优化方案

• 逐顶点计算：将点积计算移到顶点着色器
• LOD分级：根据摄像机距离切换计算精度
• GPU Instancing：支持批量渲染相同材质物体

📊 技术对比分析

模型	计算复杂度	效果特点	适用场景
Lambert	★☆☆	硬阴影边界	木质/石材
半Lambert	★★☆	软阴影过渡	卡通渲染
Phong	★★★	镜面高光	金属/玻璃

❓ 常见问题解答

Q：为什么背光面全黑？ A：max(0, dot(N,L))截断了负值，这是经典Lambert特性

Q：如何显示环境光？

fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb; // 添加环境光 return fixed4(diffuse + ambient, 1);

Q：移动端适配注意事项

• 使用half代替float提升性能
• 避免动态分支（如移除max()改用saturate）

🔗 扩展资源

1. Unity官方光照文档
2. 《Unity Shader入门精要》第4章
3. Github示例工程

📌 文章标签 #UnityShader #图形学基础 #渲染优化 #移动端开发

建议配图说明：

1. 平行光旋转动态效果GIF
2. Lambert与半Lambert对比图
3. 不同材质应用案例截图