這篇要幫你把三種常見光照模型的「長相、調法、優缺點」一次看懂，並附上 Unity Built-in Render Pipeline（舊版標準管線）的範例，你可以直接貼進專案跑起來。
讀完你會知道：什麼時候用傳統模型（Phong/Blinn-Phong）來快速做出好看的高光，什麼時候改用較寫實的 PBR（Cook-Torrance）。

0）先把符號認識一下（不需要會數學）

• N：表面法線（Normal）
• L：從表面往「光」的方向（Light direction）
• V：從表面往「鏡頭」的方向（View direction）
• R：把 L 對 N 做鏡面反射得到的方向（Reflect direction）
• H：L 和 V 的「半角向量」（Half vector），介於兩者中間
• N·L：N 跟 L 的夾角餘弦，代表「光打上來的有效程度」
• N·V：你看表面的角度正不正
• specular：高光（像亮點）
• diffuse：漫反射（整片顏色）

圖像心智

• Phong：比對 R 與 V 的角度 → 高光出現
• Blinn-Phong：比對 N 與 H 的角度 → 高光出現
• Cook-Torrance：把「微小鏡面、角度變亮、彼此遮擋」都考慮到（較寫實）

1）Phong 模型（經典、直覺、好理解）

觀念

• 漫反射：Lambert，強度 ≈ max(N·L, 0)
• 鏡面：把光向量 L 依 N 反射成 R，再看 R 跟 V 多接近
  spec = pow( max( dot(R, V), 0 ), shininess )
• Shininess 越大，高光越小越尖。

特性

• 優點：簡單、參數好調（顏色＋高光大小）。
• 缺點：在某些角度（尤其斜視）高光不穩定，跟現實差距較大；能量不是嚴格守恆。

2）Blinn-Phong（比 Phong 更穩一些的經典）

觀念

• 把 L 和 V 加起來、正規化得到 H。
• 高光用 pow( max( dot(N, H), 0 ), shininess )。
• 與 Phong 相比，對角度變化更穩，也常被認為稍微高效。

特性

• 優點：比 Phong 好調、比較不容易「亂跳」，經典實用。
• 缺點：仍不是物理嚴謹；不同材質（金屬/非金屬）的表現差異有限。

3）Cook-Torrance（PBR 代表，較真實）

觀念（白話版）

• 把鏡面高光拆成三個因素：

  • D（NDF，微表面分佈）：表面「微小鏡子」朝向半角 H 的機率（決定高光形狀）
  • F（Fresnel）：角度越斜越亮（邊緣更反光）
  • G（幾何遮蔽）：凹凸讓部分微鏡子互相擋住

• Specular ≈ (DGF) / (4 (N·L)(N·V))

• Diffuse 走 Lambert，但要遵守能量概念：金屬幾乎沒有漫反射；非金屬漫反射 ≈ albedo/π。

• 當不計算體積光時，我們假設是無限小的入射光立體角，可看作入射方向向量 (縮成一個點)。

特性

• 優點：視角自然、金屬/非金屬差異明顯、與 IBL（環境反射）相容性好。
• 缺點：比傳統模型貴一些（但現代硬體很足夠）；要注意色彩空間/貼圖通道分工。

多光源Attenuation

// 4) 像素著色器：輸出顏色
      float4 frag (v2f i) : SV_Target
      {
        float3 albedo=tex2D(_MainTex ,i.uv).rgb ;   

        float3 worldNormal=normalize(i.worldNormal);
        float3 worldLightDir=normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos)); 
        float3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos-i.worldPos);
        float3 Lo= float3(0,0,0);
        
        for(int index = 0; index < 4; index++){
            float4 lightPosition = float4(unity_4LightPosX0[index], 
                                            unity_4LightPosY0[index], 
                                            unity_4LightPosZ0[index], 1.0);
            // Cook-Torrance BRDF
            float3 L = normalize(lightPosition.xyz - i.worldPos);
            float3 H = normalize(L + viewDir);
            float distance = length(lightPosition.xyz - i.worldPos);
            float attenuation = 1.0 /  (distance * distance); // （inverse-square law）
            float3 radiance =  attenuation; 
            
            Lo += float3(attenuation,  attenuation,attenuation)*  unity_LightColor[index].rgb ; // 測試用              
        }
        return float4(color,1);
      }      

FresnelSchlick

Fresnel-Schlick shading 是一種用於計算光在表面反射強度的近似方法，常見於現代 PBR（Physically Based Rendering）渲染模型中，尤其是在 Cook-Torrance BRDF 模型裡扮演重要角色。它主要用來模擬「視角越斜，反光越強」的現象，也就是所謂的 Fresnel 效應。

F = F0 + (1 - F0) * pow(1 - dot(V, H), 5)

float3 F0 = float3(0.04, 0.04, 0.04);
F0 = lerp(F0,albedo,_Metallic); // 通過金屬度屬性在跟之間進行線性插值，才能得到一個不同的非金屬
float3 F = fresnelSchlick(max(dot(H,viewDir),0.0),F0);
Lo+=F;

完整的BEDF

更多資訊請參考這個網頁。

// 4) 像素著色器：輸出顏色
      float4 frag (v2f i) : SV_Target
      {
        const float pi = 3.14159265;
        float3 albedo=tex2D(_MainTex ,i.uv).rgb ;   

        float3 worldNormal=normalize(i.worldNormal);
        float3 worldLightDir=normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos)); 
        float3 viewDir=normalize(_WorldSpaceCameraPos-i.worldPos);
        float3 Lo= float3(0,0,0);
        
        for(int index = 0; index < 4; index++){
            float4 lightPosition = float4(unity_4LightPosX0[index], 
                                            unity_4LightPosY0[index], 
                                            unity_4LightPosZ0[index], 1.0);
            // Cook-Torrance BRDF
            float3 L = normalize(lightPosition.xyz - i.worldPos);
            float3 H = normalize(L + viewDir);
            float distance = length(lightPosition.xyz - i.worldPos);
            float attenuation = 1.0 /  (distance * distance); // 光源的衰減會更符合物理上的反平方律（inverse-square law）(不是物理學正確的)            
            float3 radiance = unity_LightColor[index].rgb * attenuation;  // 變數表格: https://docs.unity3d.com/6000.2/Documentation/Manual/SL-UnityShaderVariables.html             
            
            // D (NDF（Normal Distribution Function）)
            float NDF = DistributionGGX(worldNormal, H, _Roughness);
            // F
            float3 F0 = float3(0.04, 0.04, 0.04);
            F0 = lerp(F0,albedo,_Metallic); // 通過金屬度屬性在跟之間進行線性插值，才能得到一個不同的非金屬
            float3 F = fresnelSchlick(max(dot(H,viewDir),0.0),F0);

            // G
            float G = GeometrySmith(worldNormal, viewDir, L, _Roughness);
            
            // Cook-Torrance BRDF
            float3 numerator = NDF * G * F;   // G 效益不大         
            float denominator = 4.0 * max(dot(worldNormal, viewDir), 0.0) * max(dot(worldNormal, L), 0.0) + 0.001; // 防止除以零
            float3 specular = numerator / denominator;
            

            float3 kS = F;  //表示光能有多少被反射了
            float3 kD = float3(1.0,1.0,1.0) - kS; //反射後剩餘的光亮

            kD *= 1.0 - _Metallic; // 由于金属表面不折射光，没有漫反射颜色，通过归零kD来实现这个规则
            float NdotL = max(dot(worldNormal, L), 0.0);
            Lo += (kD * albedo / pi + specular) * radiance * NdotL;  // 半球積分結果            
            
        }
        //AO
        float3 ambient = float3(0.03, 0.03, 0.03) * albedo * _AO;
        float3 color = ambient + Lo;
        
        return float4(color,1);
      }

LDR+Gamma correction

• 重要! 先計算完再gamma 校正
  • 以上我們假設所有計算都在線性空間，為了使用這個結果我們還需要在著色器的最後進行伽馬校正（Gamma Correct），在線性空間計算光照對於PBR是非常非常重要的，所有輸入參數同樣要求是線性的，不考慮這一點將會得到錯誤的光照結果。

 float gamma = 1.0/2.2;
 color = color / (color + float3(1.0,1.0,1.0)); // (HDR to LDR)
 color = pow(color, float3(gamma,gamma,gamma)); 	 // gamma校正

何時用哪一個？

• Phong / Blinn-Phong

  • 你要：快速上手、老專案、行動裝置極限、或是「非寫實」風格（卡通渲染再加工）。
  • Blinn-Phong 通常是 Phong 的更佳預設。

• Cook-Torrance（PBR）

  • 你要：比較真實的材質、需要跟金屬/粗糙貼圖配合、美術資產跟 UE/Unity 標準流程互通。
  • 未來要加 IBL/反射探頭、物理一致的整體曝光/色調映射，首選。

常見坑位（新手最容易踩）

1. 色彩空間亂：Albedo/Emissive 是 sRGB，金屬/粗糙/法線是 Linear。
2. 法線沒正規化：高光髒、方向會飄。
3. Phong/Blinn 太亮：Specular 沒夾範圍或 Shininess 太小。
4. PBR 亮到噴：Roughness=0、F0 用錯、或 diffuse 沒有除以 π。
5. 透明材質：請改用對應 Queue 與 Blend，並注意排序（本文範例以不透明為主）。

一句話總結

• Phong：最直覺，拿 R·V 做高光。
• Blinn-Phong：更穩、更好調，拿 N·H 做高光。
• Cook-Torrance：較真實，D×G×F 描述鏡面，配合金屬/粗糙與能量觀念。
  選模型沒有對錯，只有目標與成本：要快、要簡單就用 Blinn-Phong；要真實、要資產互通就上 Cook-Torrance。祝玩得順手！