三种光照模型各写一遍：Lambert / Phong / Blinn-Phong

Lambert、Phong、Blinn-Phong 是实时光照的三块基石：一个管漫反射，两个管高光。它们各只有两三行代码，但把「为什么这么算」写对，比抄对更重要。这篇三个模型各完整写一遍，并给出选择依据。

约定

以下代码为 Built-in 风格单方向光片段（URP 的写法差异见 /notes/unity/engineering-1/）。输入：世界空间法线 N、视线 V（指向摄像机）、光线 L（指向光源）——全部归一化，来源见 /notes/unity/structure-2/。

Lambert：漫反射的全部

float ndl = max(0.0, dot(N, L));
float3 diffuse = albedo.rgb * lightColor * ndl;

物理直觉：同样多的光能量，摊在多大面积上取决于表面与光线的夹角——正对时摊在 1 份面积，斜射时摊在 1/cosθ 份面积，所以单位面积能量乘 cosθ，而 cosθ 就是 dot(N, L)。

严格公式里漫反射是 albedo/π，引擎把 π 折进了光源强度标定里，自己写 shader 时不用管——但要知道引擎光源的强度定义是带这个系数的，自己加灯参数对不上时先想这里。

max(0, ...) 截断背面：负值在物理上是「光从背面来」，实时管线里直接归零。想要柔和过渡（角色不出现死黑分界）用 Half-Lambert（wrap）：

float ndl = dot(N, L) * 0.5 + 0.5;   // [-1,1] → [0,1]

卡通/烘焙风常用；代价是光看起来「绕到背面」了，不物理但好看。

Phong：经典高光

float3 R = reflect(-L, N);           // 反射方向
float rdv = max(0.0, dot(R, V));
float3 specular = lightColor * pow(rdv, shininess) * specStrength;

直觉：把表面想象成 imperfect 镜子，只有「反射方向恰好对准眼睛」的那一小圈高光可见。shininess 越大高光越锐利——但它和材质粗糙度没有直接映射，纯经验参数。

Blinn-Phong：换半程向量，更快也更稳

float3 H = normalize(L + V);         // 半程向量
float ndh = max(0.0, dot(N, H));
float3 specular = lightColor * pow(ndh, shininess) * specStrength;

H 是 L 与 V 的角平分方向。N·H = 1 意味着表面恰好是 L 与 V 的「镜面平分面」——和 Phong 的 R·V = 1 是同一件事的两种写法。Blinn-Phong 的优势：

省一次 reflect，且 dot(N,H) 天然不会像 dot(R,V) 那样在掠射角出现负值毛刺。
高光形状更符合微表面直觉：shininess 与粗糙度的关系在下一篇从微表面模型推出。

实时管线里 Blinn-Phong 基本取代了 Phong，写老式高光默认用 Blinn。

完整可跑的三合一片段

fixed4 frag(V2F i) : SV_Target
{
    float3 N = normalize(i.normalWS);
    float3 L = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
    float3 V = normalize(_WorldSpaceCameraPos - i.positionWS);

    fixed4 albedo = tex2D(_MainTex, i.uv);

    // 漫反射（Lambert）
    float3 diffuse = albedo.rgb * _LightColor0.rgb * max(0.0, dot(N, L));

    // 高光（Blinn-Phong）
    float3 H = normalize(L + V);
    float ndh = max(0.0, dot(N, H));
    float3 specular = _LightColor0.rgb * pow(ndh, _Shininess) * _SpecStrength.rgb;

    // 环境项（占位：真正的环境光来自 SH/烘焙，见 /notes/unity/lighting-4/）
    float3 ambient = albedo.rgb * UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.rgb;

    return fixed4(ambient + diffuse + specular, 1.0);
}

什么时候用哪个

场景	选择
哑光表面（石头、布）	只要 Lambert
塑料、上漆、湿表面	Lambert + Blinn-Phong
风格化角色、避免死黑	Half-Lambert + Blinn-Phong
想要「参数有物理含义」的材质	直接上 PBR，见 /notes/unity/lighting-3/

金属不能用 Blinn-Phong 硬凑：金属的漫反射几乎为零、高光带颜色，这三模型都表达不了——那是微表面模型的事，见 /notes/unity/lighting-2/。

自检三问

dot(N, L) 为什么恰好是漫反射系数？
Blinn-Phong 比 Phong 省了什么、稳在哪？
为什么金属材质用 Blinn-Phong 调不出正确观感？