兰伯特光照模型是经验模型，主要用来模拟粗糙物体表面的光照现象，即漫反射。
漫反射特点
1：反射强度与观察者的角度没有关系
2：反射强度与光线的入射角度有关系
漫反射光照符合兰伯特定律（Lambert’s law）：反射光线的强度与表面法线和光源方向之间夹角的余弦值成正比，夹角越大，受到的光线照射量越少，当夹角大于90度，光线照射物体背面，此时认为光照强度为0。

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漫反射公式：漫反射 = 光源颜色 x 模型基础颜色 x（法线 · 光源方向），这里使用max函数防止结果为负值，另外可以乘以一个系数来控制最终结果。这里法线和光源方向点乘表示两者之间的夹角，夹角越大点乘值越小

漫反射，兰伯特逐顶点光照

Shader "MyCustom/Diffuse_Lambert_Vertex" { 
    Properties { 
    //材质的漫反**色 _Color("Base Color", color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0) //漫反射系数 _kD("kD", Range(0, 1)) = 1 } SubShader { 
    Tags { 
    "RenderType"="Opaque" } LOD 100 Pass { 
    CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag // make fog work #pragma multi_compile_fog //引入Unity内置的一些变量 #include "UnityCG.cginc" //UnityCG.cginc中定义了结构体appdata_base，appdata_tan，appdata_full用于顶点着色器输入 //这里自定义appdata类型，只包含需要的数据 struct appdata { 
    float4 vertex : POSITION; //顶点位置 float3 normal : NORMAL; //法线 }; //顶点着色器输出 struct v2f { 
    //SV_POSITION是裁剪空间中的顶点坐标，它是DirectX 10中引入的系统数值语义，在大多数平台上，它和POSITION语义是等价的， //但在某些平台（例如PS4）上必须使用SV_POSITION来修饰顶点着色器的输出，否则无法让Shader正常工作 //SV_POSITION一旦被作为顶点着色器的输出语义，那么顶点位置就被固定了，后续不能再被改变它的空间位置 float4 vertex : SV_POSITION; float4 col : COLOR; }; //为了使用Properties语义块中声明的属性，需要定义一个和该属性类型相匹配的变量 //由于颜色属性的范围在0到1之间，因此我们可以使用fixed精度的变量来存储它 float4 _Color; float _kD; //表示这个变量的初始值来自于外部的其他环境 uniform float4 _LightColor0; v2f vert (appdata v) { 
    v2f o; //Unity内置 模型 * 世界 * 投影矩阵 UNITY_MATRIX_MVP，把顶点位置从模型空间转换到裁剪空间中 o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); //在计算法线和光线之间的点积时，只有两者处于同一坐标系下，它们的点积才有意义, //所以需要把顶点的法线从模型空间转到世界空间，unity_WorldToObject是4*4 float3 worldNormal = normalize(mul(float4(v.normal, 0.0), unity_WorldToObject).xyz); //也可以这么写 // float3 worldNormal = normalize(mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject)); //获取光源方向(们假设场景中只有一个光源且该光源的类型是平行光) float3 worldLight = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz); //当法线和光线之间夹角大于90时，光线是在照射物体的背面，此时光照强度为0 float lambert = max(dot(worldNormal, worldLight), 0.0); //也可以使用saturate函数把参数截取到[0, 1]的范围内，防止负值 // float lambert = saturate(dot(worldNormal, worldLight)); float3 diffuse = _kD * lambert * _Color.rgb * _LightColor0.rgb; //环境光 float3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz; float3 finalColor = diffuse + ambient; o.col = float4(finalColor, 1.0); return o; } fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { 
    return i.col; } ENDCG } } } 

漫反射，兰伯特逐像素光照

讯享网Shader "MyCustom/Diffuse_Lambert_Pixel" { 
    Properties { 
    _Color("Base Color", color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0) _kD("kD", Range(0, 1)) = 1 } SubShader { 
    Tags { 
    "RenderType"="Opaque" } LOD 100 Pass { 
    CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag // make fog work #pragma multi_compile_fog #include "UnityCG.cginc" struct appdata { 
    float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; }; struct v2f { 
    float4 vertex : SV_POSITION; //顶点着色器中计算世界空间下法线，传递给片元着色器 float3 worldNormal : TEXCOORD0; }; float4 _Color; float _kD; uniform float4 _LightColor0; v2f vert (appdata v) { 
    v2f o; o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.worldNormal = normalize(mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject)); return o; } //将光照的计算转移到片元着色器中 fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { 
    float3 worldNormal = i.worldNormal; float3 worldLight = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz); float lambert = max(dot(worldNormal, worldLight), 0.0); float3 diffuse = _kD * lambert * _Color.rgb * _LightColor0.rgb; float3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz; float3 finalColor = diffuse + ambient; return float4(finalColor, 1.0); } ENDCG } } } 

半兰伯特逐像素光照

Shader "MyCustom/HalfLambert" { 
    Properties { 
    _Color ("Base Color", color) = (1.0, 1.0, 1.0, 1.0) _kD ("kD", Range(0, 1)) = 1 } SubShader { 
    Tags { 
    "RenderType"="Opaque" } LOD 100 Pass { 
    CGPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag // make fog work #pragma multi_compile_fog #include "UnityCG.cginc" struct appdata { 
    float4 vertex : POSITION; float3 normal : NORMAL; }; struct v2f { 
    float4 vertex : SV_POSITION; float3 worldNormal : TEXCOORD0; }; float4 _Color; float _kD; uniform float4 _LightColor0; v2f vert (appdata v) { 
    v2f o; o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex); o.worldNormal = normalize(mul(v.normal, (float3x3)unity_WorldToObject)); return o; } fixed4 frag (v2f i) : SV_Target { 
    float3 worldNormal = i.worldNormal; float3 worldLight = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz); // 广义上的半兰伯特 half lambert = light * diffuse * (α* (n * l) + β) // half lambert = light * diffuse * (0.5 * (n * l) + 0.5) float halfLambert = 0.5 * dot(worldNormal, worldLight) + 0.5; float3 diffuse = _kD * halfLambert * _Color.rgb * _LightColor0.rgb; float3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz; float3 finalColor = diffuse + ambient; return float4(finalColor, 1.0); } ENDCG } } } 

实际对比

逐顶点光照：计算量较小，明暗过渡的边缘有锯齿，不够自然。而且，由于逐顶点光照会在渲染图元内部对顶点颜色进行插值，这会导致渲染图元内部的颜色总是暗于顶点处的最高颜色值，这在某些情况下会产生明显的棱角现象

逐像素光照：计算量较大，光照效果更加平滑，有一个问题仍然存在。在被光面，模型的外观通常是全黑的，没有任何明暗变化，由公式 max(dot(n, l), 0) 可以看出，被光面颜色都是0，这会使模型的背光区域看起来就像一个平面一样，失去了模型细节表现。为此，有一种改善技术被提出来，这就是半兰伯特光照模型

半兰伯特光照：为了解决兰伯特光照不够亮的问题，n * l 的值域是 [-1, 1]， 0.5 * dot(n * l) + 0.5 处理后值域变成了 [0, 1]

参考《Unity Shader入门精要》