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Unity游戏开发入门：全面解析Unity中的各种光源类型与应用

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在Unity游戏开发中，光源是构建一个丰富多彩游戏世界的重要元素。正确使用光源可以极大地增强游戏场景的氛围和视觉效果。本文将全面解析Unity中各种光源类型及其应用，帮助开发者更好地理解并运用光源来提升游戏质量。

基础光源类型

在Unity中，主要有以下几种光源类型：

1. 点光源（Point Light）

点光源是从一个点向四周发射光线的光源。这种光源适用于模拟灯泡、篝火等场景。点光源的特点是其亮度随距离的增加而衰减。

public class PointLight : MonoBehaviour
{
    public Light pointLight;

    void Start()
    {
        pointLight = gameObject.AddComponent<Light>();
        pointLight.type = LightType.Point;
    }
}

2. 面光源（Area Light）

面光源是一种二维的光源，可以产生类似于灯光照射到墙壁上的效果。它适用于模拟灯带、灯箱等场景。

public class AreaLight : MonoBehaviour
{
    public Light areaLight;

    void Start()
    {
        areaLight = gameObject.AddComponent<Light>();
        areaLight.type = LightType.Directional;
        areaLight.spotAngle = 90.0f;
        areaLight.renderMode = LightRenderMode.Spotlight;
    }
}

3. 聚光灯（Spot Light）

聚光灯是从一个点向特定方向发射光线的光源。它适用于模拟手电筒、探照灯等场景。聚光灯具有锥形照射区域，可以通过调整锥形角度来控制照射范围。

public class SpotLight : MonoBehaviour
{
    public Light spotLight;

    void Start()
    {
        spotLight = gameObject.AddComponent<Light>();
        spotLight.type = LightType.Spotlight;
        spotLight.spotAngle = 45.0f;
    }
}

4. 环形光源（Ring Light）

环形光源是一种圆形的光源，适用于模拟环形灯带、摄像头等场景。

public class RingLight : MonoBehaviour
{
    public Light ringLight;

    void Start()
    {
        ringLight = gameObject.AddComponent<Light>();
        ringLight.type = LightType.Area;
        ringLight.renderMode = LightRenderMode.Ring;
        ringLight.spotAngle = 360.0f;
    }
}

光照模型

Unity中主要有以下几种光照模型：

1. 线性光照模型（Blinn-Phong）

线性光照模型是最常用的光照模型之一。它通过计算光、半影和环境光来模拟光线照射到物体上的效果。

Shader "Custom/Blinn-Phong"
{
    Properties
    {
        _Color ("Base Color", Color) = (1,1,1,1)
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            fixed4 _Color;

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float3 worldPos : TEXCOORD1;
                float3 viewDir : TEXCOORD2;
                float3 normal : TEXCOORD3;
            };

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.uv = v.uv;
                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
                o.viewDir = normalize(eyePos - o.worldPos);
                o.normal = normalize(mul(unity_ObjectToWorld,unity_MotionVectors).xyz);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                fixed3 albedo = _Color.rgb;
                fixed3 normalDir = normalize(i.normal);
                fixed3 viewDir = normalize(i.viewDir);

                fixed3 lightDir = normalize(-lightData0.direction);
                fixed3 halfwayDir = normalize(reflect(lightDir, normalDir));

                fixed f = dot(lightDir, normalDir);
                fixed3 ambient = ambientLight.rgb * albedo;
                fixed3 diffuse = lightColor.rgb * f * albedo;
                fixed3 specular = pow(max(dot(viewDir, halfwayDir), 0), 32) * _Glossiness;

                return fixed4(saturate(ambient + diffuse + specular), 1);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

2. 高光光照模型（Toon Shader）

高光光照模型通过将光照强度限制在几个特定的颜色值上，来模拟卡通风格的阴影和高光效果。

Shader "Custom/Toon Shader"
{
    Properties
    {
        _Color ("Base Color", Color) = (1,1,1,1)
    }
    SubShader
    {
        Tags { "RenderType"="Opaque" }
        LOD 100

        Pass
        {
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag

            #include "UnityCG.cginc"

            fixed4 _Color;

            struct appdata
            {
                float4 vertex : POSITION;
                float2 uv : TEXCOORD0;
            };

            struct v2f
            {
                float2 uv : TEXCOORD0;
                float3 worldPos : TEXCOORD1;
                float3 viewDir : TEXCOORD2;
                float3 normal : TEXCOORD3;
            };

            v2f vert (appdata v)
            {
                v2f o;
                o.uv = v.uv;
                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz;
                o.viewDir = normalize(eyePos - o.worldPos);
                o.normal = normalize(mul(unity_ObjectToWorld,unity_MotionVectors).xyz);
                return o;
            }

            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
            {
                fixed3 albedo = _Color.rgb;
                fixed3 normalDir = normalize(i.normal);
                fixed3 viewDir = normalize(i.viewDir);

                fixed3 lightDir = normalize(-lightData0.direction);
                fixed3 halfwayDir = normalize(reflect(lightDir, normalDir));

                fixed f = dot(lightDir, normalDir);
                fixed3 ambient = ambientLight.rgb * albedo;
                fixed3 diffuse = lightColor.rgb * f * albedo;
                fixed3 specular = pow(max(dot(viewDir, halfwayDir), 0), 32) * _Glossiness;

                fixed toon = saturate(f);

                return fixed4(toon * ambient + toon * diffuse + toon * specular, 1);
            }
            ENDCG
        }
    }
}

总结

通过本文的介绍，相信您已经对Unity中的光源类型及其应用有了更深入的了解。在实际开发中，根据场景需求选择合适的光源类型和光照模型，可以为您的游戏世界带来更加丰富的视觉效果。希望本文能对您的游戏开发之路有所帮助。

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