范文一:一束单色自然光通过波长片后
1. oo自然光通过两片理想偏振片,若两个透振方向夹角由30变成45,则后者比前者出射光强改变了______倍(
2. 光强为I的自然光投射在四片叠在一起的理想偏振镜上,已知相邻偏振片的透振方向0o成30角,则从系统出射的光强为______________(
3. 设方解石和石英薄板的晶轴都平行其表面,用此两薄板制作钠黄光的λ/4波片时,方
解石薄板的最小厚度为_________,石英薄板的最小厚度为_________( 4. 请用惠更斯作图法根据出射光线偏振态的情况辨别晶体的正负(图(a)为_______晶,图
(b)为_______晶(
i. 5. 一束单色自然光通过波长片后,偏振态为___ ____;若将该光通过四分之一波片,则出
射光的偏振态为__ ______光;若将波片换成二分之一波片,则出射 __________光( 6. 一束线偏振光通过的二分之一波片,则出射_______光;线偏振光通过四分之一波片,
0并光的振动面与四分之一波片的光轴方向加30的角,则出射_______光( 7. 右旋圆偏振光通过两个完全相同的/4波片,若两/4波片的光轴夹角为零度,则出
射光的偏振态__________;
8. 杨氏双缝干涉装置,用单色光照明时屏幕上干涉条纹的可见度是1.0(今将装置作如下
修饰:
a) 用一理想偏振片P覆盖住单缝S(如图),无,和P,则屏幕上条纹的可见度为12
__________;
0b) 保留P,用理想偏振片P和P分别覆盖上S和S,且P和P的透振方向夹角为60,1212120P的透振方向与60角的平分线平行,则屏幕上干涉条纹的可见度变为_________;
c) 将(2)中偏振片P去掉,则干涉条纹的可见度变为__________;
1.
09. 假设某一介质对于空气的临界角是45,则光从空气射向此介质时布儒斯特角是
__________。
10. 10(一束光是自然光和线偏振光的混合光,让它垂直通过一偏振片。若以此入射光束为
轴旋转偏振片,测得透射光强度最大值是最小值的5倍,那么入射光束中自然光与线偏
振光的光强比值为 [ ]
a) (A) 1/2 (B) 1/5 (C) 1/3 (D) 2/3
答案:
1、 1.5
2、27/128
-5-3 1.6x103、 8.6x10
4、 大多为椭圆偏振光,一般为正椭圆偏振光,平面偏振光
5、 线偏振光,正椭圆偏振光
6、 左旋圆偏振光
范文二:恋上那一束自然光 教你将光线和女性柔美结合
恋上那一束自然光 教你将光线和女性柔美结合
Gyeonlee 自由摄影师,现居广州,一个纯粹的“徕卡控”。对光线有着敏感的捕捉力,追求自由简单的拍摄手法,惯用自然光线拍摄。
摄影:Gyeonlee
摄影于我来说,它不像是一种职业,我更喜欢用一个“玩”来描述或者形容。现
在算起来,我玩摄影已经有十年多了。当年我也是一腔热血,买了很多关于摄影的设备和器材,那时候觉得运用各种光线拍出来的效果很特别。但后来发现,越是利用和依赖这些东西拍摄,我的照片就越没有感觉。
为什么呢?在一些外国摄影大师的作品中了解到,他们以前的创作就是拿着简单的相机,在大街上,在房间里,利用上天给予的那点点光线,反而让画面有说不出的故事与情感。那时候起,我开始放弃所有东西重新上路,也就是从2013年开始,正式地以最自然的手法去拍摄。我记得摄影大师李屏宾说过“只要有一点点光,就能带我们到很远的地方”。我也是带着这个理念在拍摄中不断实践和创新的。
摄影:Gyeonlee
摄影:Gyeonlee
这是一组重庆旅拍,拍摄的时候没有详细地给拍摄安排一个主题,只想拍出一种一个女生在重庆的感觉。当天的太阳很大,天气非常酷热,所以我尽量选择在一些室内拍摄,控制好弱光环境会让画面更出色。 理解一束光,才会有灵魂
“拍摄时你通常会选择哪些时段?这些时段的光线都有哪些特质?能给创作带来怎样的效果?”
摄影:Gyeonlee
每次遇到这样的问题感觉比较为难,我觉得很多摄影师都会把自己的一些东西定义成方式,当我做私教的时候,就取消了这种方式。我会反过来让学生自己通过观察来培养对自然光的敏感。举个例子,广州的天气跟云南、东京不会一样,光线所产生
的效果就不同。如果用一个很笼统的方法去说一个答案,那是因为这个答案比较容易让人轻信,但这不是最好的答案。
摄影:Gyeonlee
我偏爱安静的画面,希望通过光线和女性身体的柔美结合,让照片焕发出一种油
画般的情调。准确来说,人物身上的主体光线应该是柔和的,但是画面中也不可缺少明亮的光,而这束光有可能就是整个画面的出口,它能让人物看起来更加灵动。就整个画面而言,我希望呈现出的是一个故事,这个故事可能是人物自己的,也可能是我的幻想,也可能是观者所赋予的,可能这就是我所理解的照片的灵魂吧。
摄影:Gyeonlee
摄影:Gyeonlee
这组照片拍摄地点是在广州中华广场某酒吧,当时跟老板借用了一个场景拍摄的一组作品。老板非常好人好客,帮我们清理好现场后,就离开。拍摄的时候听着我预定设置的歌曲,模特的情绪就上来了,注意尽量让模特面向窗外。 自然光的暗喻
对于某一主题的拍摄,我没有固定的套路。有时候,我会按照星座与性格来选择拍摄的主题。然后在拍摄前期对大体的光线风格进行规划,实际拍摄的时候,每张照片都会根据具体环境光线的特点进行不同的运用。相比棚内可以自由控制的灯光系统,自然光的特性在于“自然”二字,无法控制它,但可以选择。每一个人对光线的理解不同,它给予人的故事与暗喻也就不同,下面我谈谈不同类型的自然光给我的感受。
摄影:Gyeonlee
阳光:面向太阳的方向,深呼吸,渴望自由,感受光的温暖。
摄影:Gyeonlee
阴影:害怕别人触碰到她的世界,想要逃离和回避,躲避阳光藏在在阴影里。
摄影:Gyeonlee
逆光:制造朦胧,剪影,给人一种迷离和梦幻感。
侧光:光影之间的平衡,光与影的交错。
顶光:光线平白而不立体,但清新光亮,传递出一种希望。
顺光:没有阴影,色调明快,象征着自由。 自然光写真经验谈
1、感受环境:我是一个很会感受环境的人。对于环境,我会先考虑模特在这里是否会舒服自然,然后我自己是否感觉舒服自然,如果这里可以共同给予我们一个比较良好的感受才会去选择,建议提前踩点。
摄影:Gyeonlee
2、控制都在前期:我所有的照片都是jpg格式的拍摄,基本所有控制都是在前期完成,不会寄希望于后期把暗的地方拉亮,亮的地方拉暗,更不喜欢乱画蛇添足乱修照片。后期上,我只修人物和环境色调。
3、试拍:拍摄前我会去寻找那个“最佳”位置,这个不仅需要观察和理解,还需要根据现场环境来试拍。拍摄时,不妨用手背试试光,效果不错。
摄影:Gyeonlee
4、注重“焦外”品质:我的照片很多时候放大来看,你会发现我保留的毛孔细节。拍摄时尽量让面部接近光线好的地方。因为除了光影的过渡外,我会特别看重“焦外”品质,建议拍摄时尽量采用大光圈拍摄。
5、酝酿色调:通常,我会在一个舒服的环境下,听着音乐,然后把以前看过和收藏的作品回忆,寻找一个很合适我的作品的主题色调,除此之外还要结合我当时情感
来选择。
摄影:Gyeonlee
摄影:Gyeonlee
拍摄的天气并不是特别好,拍摄的时候我是寻找一些让模特面部可以自然受光的位置。后期上,为了掩饰天气的不好,我利用沉色,将皮肤调修成透红的感觉,并且保留了皮肤所有的细节。
范文三:自然光
第二十章 外景拍摄照明
外景拍摄是指在电视演播室或剧场等专业节目制作场所之外进行的拍摄。 新闻外景摄以 及实景的电视剧拍摄, 甚至用自然光拍摄综艺节目, 都是经常遇到的外景节目制作形式。 在 这些场合下, 经常需要与自然光和一些特殊设备打交道。 了解自然光的常识, 知道外景灯具 设备的使用情况,并能够依据实时状况进行适当的布光设计,这就是本章讲述目的。
第一节 自然光的特性
如何利用实用方便的自然光, 了解它在一天中的变化情况, 掌握它的一些基本特性, 是 灯光师必备的常识。
一、变化的光线
太阳的方向和高度是随着时间、季节以及纬度的不同而变化的 (见图 20.1.1) 。阳光光线的品 质也会随着时间的不同有明显的变化。
二、自然光的基本照明形式
自然光照明物体的光线有三种方式:
①阳光直射;
②周围的高色温天空光;
③附近表面反射光。
睛朝的天空、 明亮的月充能够产生生硬的立体感和强烈的阴影, 这些阴影有可能因蓝色 的天空光或者其他反射光线变成彩色。大气的变化如云、雨、雾、尘等可以遮盖太阳,会造 成照明反差降低,阴影造型消失。在阴天天空光照射下照明就变得阴暗、平淡、阴影消失。 尽管是一片很薄的云盖住了太阳,光线的强度和造型也会每分钟都不一样。
在自然光下拍摄, 景色的画面质量总是在不同风景之间和不同的时间发生变化的, 自然 光的色彩品质也会有相当显著的变化。 日出和日落时, 橙黄色的阳光和蓝色的天空先混合国 明造成的阴影能够干扰画面中的色彩。 通常情况下, 检查光的色温后就可知道是否需要采用 镜头滤光片进行补偿, 或者是调整摄像机的白色平衡来达到能够接受的色彩。 尽管在后期的 编辑或转录过程中可以进行补偿,但是最好的方法是提供一致性的录制镜头。
因此, 在采用自然光时, 必须认清其受限的方面, 然后做好准备去适应它, 或者是用下 面的一些方法去补偿其不足。
①阳光方向的改变,划过一个弧线从东到南到西。
②光线品质的不稳定,它能产生从平淡到对比度强烈的照明条件。
③随着时间、方向和气候条件的不同,自然光的色温也发生变化 (见表 20.1.1).
④一天中光的强度都发生变化,工作中所用的镜头光圈 (f数)也要变化。
⑤光线的分布是不规则的, 某个物体在阴影中而另一个可能被照得非常明亮, 想拍摄的物体 可能照明暗淡或者不显著,而另一个物体可能有显著的照明 。
⑥自然形成的阴影可能会分散观众的注意力或者不恰当,而且在一天中也将会不一样。 ⑦光线可能造成虚假的镜头反射光斑或眩光,会影响画面的效果。
⑧景物的明暗对比度对系统来说时常会太高,但有时又可能出现令人失望的平淡。
当遇到薄雾、 阴沉的天空、 白雪或者是其他自然景色时, 自然光也许正好满足所需的拍 摄条件,也许不符合要求,这时,就可以通过改变视点来适应主光的方向, 也可以等到条件 改变后再进行拍摄。
由于受到自然光的限制, 我们必须来适应这种客观条件。 例如,在高反差的情况下,可 以用来揭示阴影, 并用高光本身来进行处理。 画面灰度会在视频后期调整时减弱。 当景物的 反差很低时,也可以用一种较强的灰度级来扩大色调值。
如果可能, 拍摄之前检查照明条件是必要的。 例如, 一个建筑物的外墙面非常突出地在 一个画面中, 如果它坐南朝北, 阳光从来不会使得它的组织结构得到轮廓鲜明的细节, 仅仪 能得到天空光平淡的照明,而变成很深的阴影。
有时候尽管阳光从正确的方向照射一个建筑物, 也可能是不太合理的, 会使得模型粗糙 和不太完善。
范文四:自然光解读
概述
“光”生性自由却又富有内涵,以至于每一位它的膜拜者——科学家亦或艺术家,都难以抵抗它强大的魅力。它的魅力来源于它的变化多端,而这样的变化多端更让它显得神秘莫测,难以捉摸。也许对于很多人来说,“光”就是一个“黑盒子”,我们欣赏、赞美它美丽的外表,但却对它的本质不甚了解,这样的困惑伴随了笔者很久,并将长期萦绕笔者心头。许多理论上的知识仿佛揭开了它神秘的面纱,但是实际观察中的迷惑仿佛告诉我:“嘿!小子,那才是冰山一角。”困惑永远存在,但这并不阻碍所有膜拜者前进的脚步,对未知和神秘的“光”的探索是很多人孜孜不倦的追求!
general.image1
也许看过我另一篇文章《风格化的灯光》的朋友对“灯光语法”的概念颇感兴趣。何为灯光语法?首先我们先要了解,我们的CG作品的视觉效果是由光、物体的性质和观察者(摄像机)所共同决定的,笔者把这三者组织起来的方法称为“视效语法”,而把如何组织光的方法称为“灯光语法”。今天,我们要讨论的是如何组织自然光,相对于笔者以前对于CG灯光的解释,此文将更深入探讨光的本质以及实际在CG创作中的运用:为何每一天不同时段的光线呈现出不同的色彩?这样的色彩的特征又是怎样的?如何运用这样的不同来表达自己的想法?
CG灯光的技术不应该是少数人手中的法宝,但国内深入对其描述的著作又十分罕见,这就使得大部分灯光师对于光线的理解来源于自己的观察和项目积累。此文行文目的并非只为传道解惑,而希望更多的人加入光线的讨论和经验的分享的行列中。
光与自然光
首先,我们来了解一下什么是光。光其实是电磁波中的很小一部分,一般意义上就是我们肉眼能看到的电磁波的波段(也称可见光),科学上定义在390nm - 780nm,但是人眼能看到的范围在312nm - 1050nm甚至更广。在这个范围内,人们依次能看到紫、蓝、青、绿、黄、红等颜色。这些颜色的分布是不均匀的,红、绿、蓝所占有的波段范围比较大;相反,黄、青、紫所占有的波段范围就比较小,但是黄色的所占有的波段范围又比青、紫略大。
不仅如此,人眼对各个颜色的敏感程度也不一样,其中以对绿色的光最为敏感,这也是绿色被做为信号灯标准色的原因,当人在千米之外已经看不到红灯和蓝灯时依然能辨别出绿灯。图declare.image1比较直观地概括了这些现象。
declare.image1
从波的理论来理解光,并非是想把它从艺术性中抽离出来,而是要靠以上的光波理论来解释许多现象,好比蓝天为什么是蓝色,而朝霞为什么是红色,这对于CG的运用与实践是相当有帮助的,稍后会有详细的说明。不仅如此,它还能帮助我们解决其他问题。在Maya默认渲染器中,有三个参数叫Contract Threshold R/Contract Threshold G/Contract Threshold B (declare.image2),这三个值的优化比例应该为2:1.5:4,因为人眼对红/绿/蓝的敏感程度大致为3:4:1.5(1/2:1/1.5:1/4),所以我们渲染出的图象的蓝色通道质量不必像绿色通道质量那么高,人眼很难发觉其中的差别。由于此文着重探讨自然光,所以光波理论在渲染中的理论在此只是一笔带过。这里只是让读者有一个印象,光波理论能帮助我们解决CG灯光及其他方面的一系列问题。
declare.image2
接下来,我们得聊聊主角——自然光。为读者理解本文内容方便,笔者把它定义为太阳光及其衍生光,太阳光的衍生光包括天空对太阳光的散射、漫反射,月亮光以及三者的在环境中的反射和折射,可能这样的定义有一点绕口,总而言之本文中所指的自然光都的最终来源都是太阳。(declare.image3)
declare.image3
破晓
“日出江花红胜火”是白居易描写日出江面的一句词,这句词中的“江花”的解释一直都有争议。大部分人支持“江边的花”这一解释,但是我认为“江花”应该解释为“浪花”,且看下图(dawn.image1)。日出时,太阳“染红”了整个东方,太阳光斜射到海面,由于菲涅尔(Fresnel)效应造成强烈的反射,致使海面也呈现出热烈的红色。从某种意义上说,整个环境呈现出壮丽的红色比江边的小花泛红更能体现出日出的意境,所以我支持后一种观点。
dawn.image1
注
菲涅尔效应:根据菲涅尔公式,光的反射率可以用以下两个公式计算
(1)
(2)
当一束自然光照射到两种介质的界面上时,可分解为光矢量在入射面内的偏振光(P光)和光矢量与入射面垂直的偏振光(S光)。Rp 、Rs分别表示两种偏振光的反射率;
如图dawn.image2所示,n1表示外介质的折射率,n2表示内介质的折射率;
i1表示入射角,i2表示折射角,i2折射角可以通过以下折射定律得到;
(3)
最终反射率是Rp 、Rs的平均值,通过以上公式的代换可知Rp 、Rs只和入射角i1有关。(如果读者朋友对偏振光感兴趣,可以查阅相关资料。)
乍看之下,很难找出Rp 、Rs和i1的变化规律,笔者是maya用户,为描述这个规律完成了一个mel脚本( fresnelTest.mel ),
在maya中输入fresnelTest [index]就能得到入射角i1从1变化到90所产生的结果。([index]是n2与n1的比值,水/空气的[index]大约是1.33,玻璃/空气的[index]大约是1.55,eg. 输入fresnelTest 1.55)
结果,随着i1的增加,Rp先变小再变大,i1 = arctg(n2/n1)时,Rp=0,达到最小值。
i1 = arctg(n2/n1)这个角被称做布儒斯特角,它在物理上有重要的意义,当光以布儒斯特角入射时反射光为线偏振光,折射光为部分偏振光,这里不再赘述。
另一方面,随着i1的增加,Rs单调增加,而Rp 、Rs的平均值也是单调增加的。
所以我们得出了最后的结论,随着入射光的入射角的增加,入射光的反射率也增加!
dawn.image2
那么,为何日出时东方会呈现出红色呢?包括笔者在内的许多人都会脱口而出:“色温低!”但是从更理性一些的角度思考,色温并不能从根本上解释这个问题。(色温概念并非本文重点,不做详细描述。)其实,光的散色能力因光的波长不同而不同,波长越短,散射能力越强,越容易被散开。通过上一节的介绍,我们已经知道,蓝光的波长比红光短,所以蓝光在特定环境下的散射能力比红光强。如图dawn.image3,日出的时候,阳光斜射地面,阳光需要穿过很厚的大气层,蓝光由于散射能力很强,所以在到达地面之前就已经被散射光了,我们只能看到蓝光在天顶和西方的散射。
注:
光在传播过程中,会不断遇到障碍物,当障碍物比可见光的波长大很多时并且不均匀时,光就被弹向四方,就像雨滴打在地面上一样,这个现象叫光的漫射;但当障碍物的大小和波长差不多的时候,障碍物会有选择性得透光光线,而使得另一些光的传播方向发生偏转,就好像三棱镜能让光散开一样,这个现象叫光的散射。
dawn.image3
CG中,破晓场景灯光,主光一般设置为红色,补光选择深蓝色,光比大约8:2,灯光与地面夹角5-25度。其实此时阳光与地夹角并没有这么大,但是CG画面中如果角色或物体投影过长会让画面很堵,所以此时灯光与地面夹角的宽容度比较大。图dawn.image4是笔者对这个时段光线的演示。
dawn.image4
由于,“日出”积极的寓意十分明显,我们一般在这个时候表现一些积极和有朝气的气氛,也可表现一些浩大的场面,但总体来说都是很轻快的。同时,日出前的昏暗也可以用来表现一些阴暗的东西,利用日出这一时刻来表现从阴暗到光面的过渡会有戏剧性的效果。(dawn.image5)
dawn.image5
早晨和午后
当太阳升起以后,我们便进入了白天。当然,“白天”并不“白”,我们仍然能发现丰富的色彩。请看下图daylight.image1,太阳光经过大气,射到地面后呈现出黄色,而一些背对着太阳的地方呈现出很深的蓝色。黄蓝——暖色冷色的对比体现着一种色彩上的美感,但是自然光之所以给我们这样的视觉感受,不是因为它深谙美学原理,而是因为那深藏在它背后的自然规律。
daylight.image1
天空为什么是蓝色的?这并不是一个充满童稚的问题,直到1871年,瑞利(Lord John William Strutt Rayleigh 1842~1919,1904年获得诺贝尔物理学奖)提出的瑞利散射理论才圆满得解释了这个问题。白天得时候太阳照射地球表面,太阳光在穿过大气层时,各种波长的光都要受到空气的散射,其中波长较长的波散射较小,大部分传播到地面上,这些光综合起来呈现出黄色。而波长较短的蓝、绿光,受到空气散射较强,天空中的蓝色正是这些散射光的颜色,因此天空会呈现蓝色,就如图daylight.image2所描述的那样。平日里,我们看到大海所呈现出的蓝色也是因为散射造成的,但曾经在很长一段时间里,包括瑞利在内的许多人都认为大海的蓝色是因为反射了天空的散射光所造成的。 1921年,拉曼(Sir Chandrasekhara Venkata Raman, 1888-1970,1930年获得诺贝尔物理学奖)在海上旅途中的发现让我们了解了真相,它从前文提到过的布儒斯特角观察海面并用尼科尔棱镜过滤掉了S光 ,从而看到不受蓝天影响的大海,这样的大海呈现出一种与平日相比更深沉的蓝色,这就是光在水中散射的结果。
daylight.image2
同样是白天,阴天和晴天又有所不同。阴天的云层很厚,而且大颗粒物较多,少量阳光照射到云层上发生丁达尔散射(白光散射后仍然是白光),大量阳光遇到云层后直接漫射开来,整个天空就像是一块大的柔光布,所以阴天的自然光很少有颜色上的倾向而显现出灰白色。(daylight.image3)
daylight.image3
CG中,早晨/午后场景灯光,主光一般设置为黄色,补光选择蓝色,光比大约7:3。因为灯光与地面的夹角与一天中不同的时段有关,另一方面也与地球在公转轨道上的位置有关系,所以灯光与地面夹角几乎可以是任意的。图daylight.image4是笔者对这个时段光线的演示。
daylight.image4
如图daylight.image5,太阳照射方向在东西方向分量与地面的夹角叫晨昏角,这个角度与一天中不同的时段有关,一般太阳在正午升到最高;太阳照射方向在南北方向分量与地面的夹角叫太阳高度角,这个角度与地球在公转轨道上的位置有关。在中国,北回归线以北地区,每年6月22日前后太阳高度角达到最大值。
注:
太阳高度角具体的计算公式如下:
H为正午太阳高度,w为当地的地理纬度,S为太阳直射点的地理纬度。
daylight.image5
当然,灯光师很少被指定设计某一天某个时间点在某个纬度的灯光,更多是被要求泛设计早晨/下午的灯光。这个时候,我们根据剧本和画面的要求来具体设计灯光的位置,正如前面所述,这段时间的阳光几乎可以在任何位置出现。
那么,早晨和午后的又有多大的区别呢?其实,两者并无实质上的区别,只是在晨昏角上存在互补的关系。但是,我们经常在一些动画电影中感到早晨和午后的灯光的不同,这仅仅是出于动画艺术风格的需要,为了把两个时段区分开,我们有时故意把早晨的主光设置成冷色,补光设置成暖色;或是让早晨冷色的成分多一些,下午暖色的成分多一些等等,这些艺术风格上的要求不一而足。
正因为早晨/午后的自然光有了这些特性,它们便成了我们叙事与表达画面的强有力要素。首先这个时段的主光方向的选择比较多;其次这个时段的光比为7:3,稍微改变一下这个比例就能很轻易得达到,4:1的高比调或2:1的低比调;再次这个时段的光所产生的明暗关系中有丰富的冷暖变化。这样的可调性使得灯光师的想法表达更为灵活。这个时候的灯光适合用来叙事,早晨的自然光更多给人轻快的感觉,有时也用来表现盛大的或喜悦的场面,下午光线的感情倾向相对弱一些,用以表现一些严酷的环境是一个不错的选择。(daylight.image6)
daylight.image6
正午
相对于早晨/午后的自然光来说,正午的灯光并没有奇特之处。这个时段的主光仍然是黄色,补光仍然是蓝色,原理同早晨/午后。但是因为正午是一天中阳光照射最强烈的时候,所以自然光中的很多要素都被极端化了。
首先是主光方向,太阳达到了一天中的最高点,从早晨的侧光变成了中午的顶光。一般而言,生硬的顶光效果不甚理想,很容易投下很浓重的投影。人若处在这样的光线之中,由于眉弓、颧骨等处的凸起,就像图midday.image1中的石膏像那样,会产生另人不愉快的投影。对于女性角色而言,这样的投影几乎是致命,很容易暴露不美之处。如果我们不得不处理正午的灯光,应尽量把灯光倾斜一些。上一节已经讲到,北回归线以北地区、南回归线以南地区,全年中太阳都不可能出现在正上方,即使在南北回归线之间的地区,全年太阳也只有两次直射地面的机会。当然,直射的光线并非总是那么可恶。由于光线垂至于地面,当它照射到水面上时,菲涅尔效应很小,所以这个时候水看上去是很清澈的。(midday.image2)
midday.image1
midday.image2
另一方面,由于正午时段的自然光很强烈,再加上人眼自动调节的缘故,我们看到的环境对比也十分强烈,这时如果灯光设置对比不强烈的话,感觉就像是早晨或者下午。这样的效果在CG中是一柄双刃剑,对比强的画面自然能刺激视神经,但也会让画面的暗部死黑一片。
黄昏和薄暮
接下来,我们要聊的是黄昏/薄暮,关于这个时段,人们总是津津乐道。这个时段美轮美奂、变化无常的光线是摄影师的首选,也成了几乎所有CG灯光师的用光首选。尽管黄昏/薄暮时段光线的变化很多,但是从总体上说,可以分为两类,一类光线出现在太阳落下地平线以前,我们称之为黄昏,另一类光线出现在太阳落下地平线以后,我们称之为薄暮,其它各个时段的光线更多的是在这两种光线基础上的过渡和变化。
在黄昏的阶段,太阳呈现出橙红色,而且越接近地平线时越红。这个现象和日出时的别无二致,在接近天顶方向,阳光穿过低层大气较少,呈现出蓝散射光与低层大气散射的红光“重叠”进入人的眼睛,就会看到显示紫色的天空。 此刻地表和大气经过了一整天阳光的照射,温度都相对较高,由于布朗运动的缘故,大气中小分子漂浮物比较多,所以天空的散射和漫反射都比较强。我们可以参考图sunset.image1,处在这样光线下的物体的暗部很透,这也是昏黄光线和破晓光线的最大的区别。
sunset.image1
薄暮是黄昏的一种延续,我们有时也称这个时候的光线为染山霞,我们所熟悉的《指环王》中有许多镜头为我们演绎了这个时候的光线(sunset.image2)。太阳已经下了地平线,不存在阳光对地面的直射,但是阳光仍然能照射到西方的天空,形成红色的散射光,但由于强度小了很多,和高层大气产生的蓝散射光“混合”,便产生了十分美丽的品红色的霞光。但是,这种现象也不是绝对的,只有当空气中水分含量比较少时,才能产生染山霞。如果空气中水分含量比较多时,光线会在其中各种难以预测的散射,有时甚至会得到绿色的散射光。不仅如此,由于薄暮时的光线不再含有太阳的直射光,所以此时的光线在物体表面多次反射或折射后,人眼便不一定再能感觉到。一个直观的现象是,这是时段中,高级写字楼上的玻璃对环境仍然较强的反射,但是树木(表面粗糙)的光感便不再那么强烈了。
sunset.image2
CG中,黄昏场景灯光,主光一般设置为橙色,补光选择篮紫色,光比大约6:4,灯光与地面夹角10-30度。此时的灯光应该着力刻画画面暗部,一方面暗部比较透,另一方面,阴影比较长。图sunset.image4是笔者对这个时段光线的演示。
sunset.image3
薄暮场景灯光,主光一般设置为品红色(可以考虑用灯光阵列),补光选择紫色,光比大约6:4,灯光与地面夹角5-20度。此时,物体的投影都是比较柔和的。图sunset.image4是笔者对这个时段光线的演示。
sunset.image4
黄昏/薄暮的光线拥有诸多个性,首先这个时段光线角度较低,投影面积比较大,所以能很好得塑造形象;其次这个时段光线对比不强,画面中的物体不会产生死黑的部分,都能表现出较多细节;再次,橙-紫光亦或粉-紫光都是和谐的光线组合,也是使光线出彩的组合;最后,合理运用摄影中的一些手法,亦能获得十分有个性的画面效果,比如人物在逆光效果下的剪影效果。可见,黄昏/薄暮时段的光线可以提供给灯光师很多选择,也让灯光师有额外的发挥余地。如果考虑到这个时段光线塑造力很强,情节的转折、冲突、推进都适合在这个时候来表现;如果考虑到这个时段光线具有冷、暖双重特性,各种阴暗或是隆重的场面在这个时段都有表现的余地;如果考虑黄昏是一天中能看到阳光的最后时段,那么灯光师便能使之表现一种落寞的气氛等等。可以说,只要我们考察黄昏/薄暮的角度不同,就能表达出不同的情绪,这个时段的内涵不是笔者用寥寥文字能尽述的。(sunset.image5)
sunset.image5
夜晚
黄昏和薄暮转瞬即逝,随之而来的便是漫长的夜晚。尽管目前3+1种猜测说仍然不能完美地解释月球的起源,但是,我们还是要感激这颗地球卫星的存在,它使得地球的夜晚不再彻底地黑暗。
太阳光在月球上经过漫反射后到达地球,期间经过大气形成散射光。这个过程和原理已经在前文花大笔墨阐述。但是和白天不同的是,晚上的光线十分微弱,一些暖色光和散色光混合以后,显现出银白色甚至于宝石篮的颜色,图night.image1所展示的是一幅十分美丽的桂林夜景。值得注意的是,尽管晚上的光线十分昏暗,但是,在这昏暗中仍然充满了变化。这些变化与月亮的位置、月相、云层厚度都存在各自的关系。这样的原理前文也已经提到,这里是同样的道理。变化归变化,但有一点是始终不变的:在夜晚,除了被人工光源照亮的地方,地面的光线总间接来自于天空,所以地面总是比天空要暗。有时,我们不经意就把地面的颜色调得比天空亮,可能一时间反应不过来哪里出了问题,但总是会觉得画面很奇怪。
night.image1
CG中,夜晚场景灯光,主光一般设置为藏青色,补光选择篮色,光比大约6:4,灯光与地面夹角可以为任何角度。一般情况下,灯光师不会被要求设计特定日期的月光。所以满月便是最好的选择,当月相为满月时,我们整晚都能看到最亮的月亮。图night.image4是笔者对这个时段光线的演示。
night.image2
注:
月亮在天空中出现是有规律的。和太阳一样,它也是东升西落,但是周期和太阳的不同。有时它会和太阳同时挂在天上,但是白天的天空太亮,我们便感觉不到它的存在。农历上半月,月亮从朔到望(即由亏到盈、由缺到圆),月亮位于太阳的东边,在日落以前已从地平线上升起,出现在天空。新生的蛾眉月,常在太阳升起后不久就升起,黄昏后已出现在西方天空,月牙的弓弧向西,但不久即消失在西方上的天空。弦时,月亮在正午升起,18点左右出现在南方天空,弓弧向西。满月时,太阳从西方地平线上落下时,月亮正好从东方地平线上升起。农历下半月,月亮从望到朔、即由盈到亏(由圆到缺)的月相称为残月,残月位于太阳的西边,在日出以后月亮才从地平线上落下。下弦时,月亮在半夜0点左右出现在东方的地平线上,弓弧朝东。蛾眉月(残月)出现在黎明前的东方天空,月牙弓弧向东,但不久即消失在东方天空中。夜晚看到月亮时间的长短可根据月亮圆缺的情况推测出来,月亮愈圆,夜晚看到月亮时间愈长;月牙愈窄,夜晚看到月亮时间愈短。如新月(朔)整夜不见,上弦月上半夜能看到,满月整夜可见,下弦月下半夜能看到。下表归纳了这些现象。(night.image3)
night.image3
如果按照上述灯光设置的方法,藏青-篮属于相邻的色系。这样的补光方法会显得比较单调。但索性,晚间我们可以通过人工光源来补充自然光的这一不足。由于色温的关系,人工光源呈现出暖色或是中性的绿色(一些荧光的物体),这和夜晚的自然光正好形成一种有益的互补。如果夜晚场景含有人工光源,人工光源将成为主光,它的形式是点光源。主光选择暖色,补光选择冷色。光比大约8:2。图night.image4是笔者对这个联立光线的演示。
night.image4
纯粹的夜晚光线适合用来表现一种宁静的气氛。这种宁静可以视为可怕、紧张,也可视为安详,表达的内容始终比较有限。而此时段的光线一旦和人光光源联合作用,便产生了新的语境。人光光源可以出现在任何位置,顶光、底光、侧光、逆光甚至正面光都成了灯光师表达画面的语句。可以说,只要通过灯光师的加工,这时的光线除了含有它“黑暗的”、“冲突的”、“神秘的”的本意外,还能拥有其他任意的气氛和情绪。(night.image5)
night.image5
总结
关于自然光的解读,行文至此差不多该收笔了。此文有别于平时比较多见两类文章,一类是关于灯光与渲染的技术文章,另一类关于色彩、色温理论的应用。目的旨在让读者从光线性质以及更微观的角度来理解CG中的灯光。相信细心的读者能察觉到,文中虽有多处花了浓重的笔墨解释光线,但远未为到淋漓尽致的程度。一者因为在某些现象上,笔者自身未能寻求到一个满意的答案,再者因为篇幅关系,很难面面俱到,譬如色温等一系列概念都未作深入探讨。相信读者心中自有一番独到的见解。最后,将此文献给所有读者,让那些对于自然光不可捉摸的困惑一散而尽吧。
申明
文中图片dawn.image1、dawn.image5、daylight.image1、daylight.image3、daylight.image6、midday.image1、midday.image2、sunset.image1、sunset.image2、sunset.image5、night.image1、night.image5的版权归原作者或公司所有。
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范文五:MAYA 自然光解读
转:自然光解读
“光”生性自由却又富有内涵,以至于每一位它的膜拜者——科学家亦或艺术家,都难 以抵抗它强大的魅力。 它的魅力来源于它的变化多端, 而这样的变化多端更让它显得神秘莫 测,难以捉摸。也许对于很多人来说,“光”就是一个“黑盒子”,我们欣赏、赞美它美丽 的外表,但却对它的本质不甚了解,这样的困惑伴随了笔者很久,并将长期萦绕笔者心头。 许多理论上的知识仿佛揭开了它神秘的面纱, 但是实际观察中的迷惑仿佛告诉我:“嘿! 小 子,那才是冰山一角。”困惑永远存在, 但这并不阻碍所有膜拜者前进的脚步,对未知和神 秘的“光”的探索是很多人孜孜不倦的追求
!
也许看过我另一篇文章 《风格化的灯光》 的朋友对“灯光语法”的概念颇感兴趣。 何 为灯光语法?首先我们先要了解, 我们的 CG 作品的视觉效果是由光、 物体的性质和观察者 (摄像机) 所共同决定的, 笔者把这三者组织起来的方法称为“视效语法”, 而把如何组织
光的方法称为“灯光语法”。 今天, 我们要讨论的是如何组织自然光, 相对于笔者以前对于 CG 灯光的解释,此文将更深入探讨光的本质以及实际在 CG 创作中的运用:为何每一天不 同时段的光线呈现出不同的色彩?这样的色彩的特征又是怎样的?如何运用这样的不同来 表达自己的想法?
CG 灯光的技术不应该是少数人手中的法宝, 但国内深入对其描述的著作又十分罕见, 这就使得大部分灯光师对于光线的理解来源于自己的观察和项目积累。 此文行文目的并非只 为传道解惑,而希望更多的人加入光线的讨论和经验的分享的行列中。
1. 光与自然光
首先,我们来了解一下什么是光。光其实是电磁波中的很小一部分,一般意义上就是 我们肉眼能看到的电磁波的波段(也称可见光),科学上定义在 390nm - 780nm,但是人 眼能看到的范围在 312nm - 1050nm甚至更广。在这个范围内,人们依次能看到紫、蓝、 青、 绿、 黄、 红等颜色。 这些颜色的分布是不均匀的, 红、 绿、 蓝所占有的波段范围比较大; 相反,黄、青、紫所占有的波段范围就比较小,但是黄色的所占有的波段范围又比青、紫略 大。
不仅如此, 人眼对各个颜色的敏感程度也不一样, 其中以对绿色的光最为敏感, 这也 是绿色被做为信号灯标准色的原因, 当人在千米之外已经看不到红灯和蓝灯时依然能辨别出 绿灯。图 declare.image1比较直观地概括了这些现象。
declare.image1
从波的理论来理解光, 并非是想把它从艺术性中抽离出来, 而是要靠以上的光波理论来 解释许多现象, 好比蓝天为什么是蓝色, 而朝霞为什么是红色, 这对于 CG 的运用与实践是 相当有帮助的,稍后会有详细的说明。不仅如此,它还能帮助我们解决其他问题。在 Maya 默认渲染器中,有三个参数叫 Contract Threshold R/Contract Threshold G/Contract Threshold B (declare.image2),这三个值的优化比例应该为 2:1.5:4,因为人眼对红 /绿 /蓝的敏感程度大致为 3:4:1.5(1/2:1/1.5:1/4),所以我们渲染出的图象的蓝色通道质量不必 像绿色通道质量那么高, 人眼很难发觉其中的差别。 由于此文着重探讨自然光, 所以光波理 论在渲染中的理论在此只是一笔带过。 这里只是让读者有一个印象, 光波理论能帮助我们解 决 CG 灯光及其他方面的一系列问题。
declare.image2
接下来,我们得聊聊主角——自然光。为读者理解本文内容方便,笔者把它定义为太 阳光及其衍生光, 太阳光的衍生光包括天空对太阳光的散射、 漫反射, 月亮光以及三者的在 环境中的反射和折射, 可能这样的定义有一点绕口, 总而言之本文中所指的自然光都的最终 来源都是太阳。 (declare.image3)
“日出江花红胜火”是白居易描写日出江面的一句词,这句词中的“江花”的解释一直 都有争议。 大部分人支持“江边的花”这一解释, 但是我认为“江花”应该解释为“浪花”, 且看下图 (dawn.image1)。日出时,太阳“染红”了整个东方,太阳光斜射到海面,由于 菲涅尔 (Fresnel)效应造成强烈的反射,致使海面也呈现出热烈的红色。从某种意义上说,
整个环境呈现出壮丽的红色比江边的小花泛红更能体现出日出的意境, 所以我支持后一种观 点。
dawn.image1
注
菲涅尔效应:根据菲涅尔公式,光的反射率可以用以下两个公式计算
(1)
(2)
当一束自然光照射到两种介质的界面上时,可分解为光矢量在入射面内的偏振光(P 光)和 光矢量与入射面垂直的偏振光(S 光)。 Rp 、 Rs 分别表示两种偏振光的反射率; 如图 dawn.image2所示, n1表示外介质的折射率, n2表示内介质的折射率; i1表示入射角, i2表示折射角, i2折射角可以通过以下折射定律得到;
(3)
最终反射率是 Rp 、 Rs 的平均值,通过以上公式的代换可知 Rp 、 Rs 只和入射角 i1有关。 (如果读者朋友对偏振光感兴趣,可以查阅相关资料。)
乍看之下,很难找出 Rp 、 Rs 和 i1的变化规律,笔者是 maya 用户,为描述这个规律完成 了一个 mel 脚本 ( fresnelTest.mel ),
在 maya 中输入 fresnelTest [index]就能得到入射角 i1从 1变化到 90所产生的结果。 ([index]是 n2与 n1的比值,水 /空气的 [index]大约是 1.33,玻璃 /空气的 [index]大约是 1.55, eg. 输入 fresnelTest 1.55)
结果,随着 i1的增加, Rp 先变小再变大, i1 = arctg(n2/n1)时, Rp=0,达到最小值。 i1 = arctg(n2/n1)这个角被称做布儒斯特角,它在物理上有重要的意义,当光以布儒斯特 角入射时反射光为线偏振光,折射光为部分偏振光,这里不再赘述。
另一方面,随着 i1的增加, Rs 单调增加,而 Rp 、 Rs 的平均值也是单调增加的。 所以我们得出了最后的结论,随着入射光的入射角的增加,入射光的反射率也增加!
dawn.image2
那么, 为何日出时东方会呈现出红色呢?包括笔者在内的许多人都会脱口而出:“色温 低!”但是从更理性一些的角度思考,色温并不能从根本上解释这个问题。 (色温概念并非 本文重点,不做详细描述。 ) 其实,光的散色能力因光的波长不同而不同,波长越短,散射 能力越强,越容易被散开。通过上一节的介绍,我们已经知道,蓝光的波长比红光短,所以 蓝光在特定环境下的散射能力比红光强。 如图 dawn.image3, 日出的时候, 阳光斜射地面, 阳光需要穿过很厚的大气层, 蓝光由于散射能力很强, 所以在到达地面之前就已经被散射光 了,我们只能看到蓝光在天顶和西方的散射。
注 : 光在传播过程中,会不断遇到障碍物,当障碍物比可见光的波长大很多时并且不均匀 时,光就被弹向四方,就像雨滴打在地面上一样, 这个现象叫光的漫射;但当障碍物的大小 和波长差不多的时候, 障碍物会有选择性得透光光线, 而使得另一些光的传播方向发生偏转, 就好像三棱镜能让光散开一样,这个现象叫光的散射。
dawn.image3
2. 破 晓
CG 中,破晓场景灯光,主光一般设置为红色,补光选择深蓝色,光比大约 8:2,灯光 与地面夹角 5-25度。其实此时阳光与地夹角并没有这么大,但是 CG 画面中如果角色或物 体投影过长会让画面很堵, 所以此时灯光与地面夹角的宽容度比较大。 图 dawn.image4是 笔者对这个时段光线的演示。
由于,“日出”积极的寓意十分明显,我们一般在这个时候表现一些积极和有朝气的 气氛, 也可表现一些浩大的场面,但总体来说都是很轻快的。 同时,日出前的昏暗也可以用 来表现一些阴暗的东西,利用日出这一时刻来表现从阴暗到光面的过渡会有戏剧性的效果。
3. 早晨和午后
当太阳升起以后,我们便进入了白天。当然,“白天”并不“白”,我们仍然能发现 丰富的色彩。请看下图 daylight.image1,太阳光经过大气,射到地面后呈现出黄色,而一 些背对着太阳的地方呈现出很深的蓝色。黄蓝——暖色冷色的对比体现着一种色彩上的美 感, 但是自然光之所以给我们这样的视觉感受, 不是因为它深谙美学原理, 而是因为那深藏 在它背后的自然规律。
daylight.image1
天空为什么是蓝色的?这并不是一个充满童稚的问题, 直到 1871年, 瑞利 (Lord John William Strutt Rayleigh 1842~1919,1904年获得诺贝尔物理学奖)提出的瑞利散射理论 才圆满得解释了这个问题。 白天得时候太阳照射地球表面, 太阳光在穿过大气层时, 各种波 长的光都要受到空气的散射, 其中波长较长的波散射较小, 大部分传播到地面上, 这些光综 合起来呈现出黄色。 而波长较短的蓝、绿光, 受到空气散射较强, 天空中的蓝色正是这些散 射光的颜色,因此天空会呈现蓝色,就如图 daylight.image2所描述的那样。平日里,我
们看到大海所呈现出的蓝色也是因为散射造成的, 但曾经在很长一段时间里, 包括瑞利在内 的许多人都认为大海的蓝色是因为反射了天空的散射光所造成的。 1921年,拉曼(Sir Chandrasekhara Venkata Raman, 1888-1970,1930年获得诺贝尔物理学奖) 在海上旅途 中的发现让我们了解了真相, 它从前文提到过的布儒斯特角观察海面并用尼科尔棱镜过滤掉 了 S 光 , 从而看到不受蓝天影响的大海, 这样的大海呈现出一种与平日相比更深沉的蓝色, 这就是光在水中散射的结果。
daylight.image2
同样是白天,阴天和晴天又有所不同。阴天的云层很厚,而且大颗粒物较多,少量阳 光照射到云层上发生丁达尔散射 (白光散射后仍然是白光) , 大量阳光遇到云层后直接漫射 开来, 整个天空就像是一块大的柔光布, 所以阴天的自然光很少有颜色上的倾向而显现出灰 白色。 (daylight.image3)
CG 中,早晨 /午后场景灯光,主光一般设置为黄色,补光选择蓝色,光比大约 7:3。因 为灯光与地面的夹角与一天中不同的时段有关, 另一方面也与地球在公转轨道上的位置有关 系,所以灯光与地面夹角几乎可以是任意的。图 daylight.image4是笔者对这个时段光线 的演示。
如图 daylight.image5,太阳照射方向在东西方向分量与地面的夹角叫晨昏角,这个 角度与一天中不同的时段有关, 一般太阳在正午升到最高; 太阳照射方向在南北方向分量与 地面的夹角叫太阳高度角, 这个角度与地球在公转轨道上的位置有关。 在中国, 北回归线以 北地区,每年 6月 22日前后太阳高度角达到最大值。
注:
太阳高度角具体的计算公式如下:
H 为正午太阳高度, w 为当地的地理纬度, S 为太阳直射点的地理纬度。
daylight.image5
当然,灯光师很少被指定设计某一天某个时间点在某个纬度的灯光,更多是被要求泛 设计早晨 /下午的灯光。这个时候,我们根据剧本和画面的要求来具体设计灯光的位置,正
如前面所述,这段时间的阳光几乎可以在任何位置出现。
那么,早晨和午后的又有多大的区别呢?其实,两者并无实质上的区别,只是在晨昏 角上存在互补的关系。 但是, 我们经常在一些动画电影中感到早晨和午后的灯光的不同, 这 仅仅是出于动画艺术风格的需要, 为了把两个时段区分开, 我们有时故意把早晨的主光设置 成冷色,补光设置成暖色;或是让早晨冷色的成分多一些,下午暖色的成分多一些等等,这 些艺术风格上的要求不一而足。
正因为早晨 /午后的自然光有了这些特性, 它们便成了我们叙事与表达画面的强有力要 素。首先这个时段的主光方向的选择比较多;其次这个时段的光比为 7:3,稍微改变一下 这个比例就能很轻易得达到, 4:1的高比调或 2:1的低比调;再次这个时段的光所产生 的明暗关系中有丰富的冷暖变化。 这样的可调性使得灯光师的想法表达更为灵活。 这个时候 的灯光适合用来叙事, 早晨的自然光更多给人轻快的感觉, 有时也用来表现盛大的或喜悦的 场面,下午光线的感情倾向相对弱一些,用以表现一些严酷的环境是一个不错的选择。
(daylight.image6)
4. 早晨和午后
相对于早晨 /午后的自然光来说, 正午的灯光并没有奇特之处。 这个时段的主光仍然是黄色, 补光仍然是蓝色,原理同早晨 /午后。但是因为正午是一天中阳光照射最强烈的时候,所以 自然光中的很多要素都被极端化了。
首先是主光方向, 太阳达到了一天中的最高点, 从早晨的侧光变成了中午的顶光。 一 般而言,生硬的顶光效果不甚理想,很容易投下很浓重的投影。人若处在这样的光线之中, 由于眉弓、颧骨等处的凸起,就像图 midday.image1中的石膏像那样,会产生另人不愉快 的投影。对于女性角色而言,这样的投影几乎是致命,很容易暴露不美之处。如果我们不得 不处理正午的灯光, 应尽量把灯光倾斜一些。 上一节已经讲到,北回归线以北地区、南回归 线以南地区, 全年中太阳都不可能出现在正上方, 即使在南北回归线之间的地区, 全年太阳 也只有两次直射地面的机会。当然,直射的光线并非总是那么可恶。由于光线垂至于地面, 当它照射到水面上时,菲涅尔效应很小,所以这个时候水看上去是很清澈的。
midday.image2
另一方面,由于正午时段的自然光很强烈,再加上人眼自动调节的缘故,我们看到的 环境对比也十分强烈, 这时如果灯光设置对比不强烈的话, 感觉就像是早晨或者下午。 这样 的效果在 CG 中是一柄双刃剑, 对比强的画面自然能刺激视神经, 但也会让画面的暗部死黑 一片。
5. 黄昏和薄暮
接下来,我们要聊的是黄昏 /薄暮,关于这个时段,人们总是津津乐道。这个时段美 轮美奂、 变化无常的光线是摄影师的首选, 也成了几乎所有 CG 灯光师的用光首选。 尽管黄 昏 /薄暮时段光线的变化很多,但是从总体上说,可以分为两类,一类光线出现在太阳落下 地平线以前,我们称之为黄昏,另一类光线出现在太阳落下地平线以后,我们称之为薄暮, 其它各个时段的光线更多的是在这两种光线基础上的过渡和变化。
在黄昏的阶段, 太阳呈现出橙红色, 而且越接近地平线时越红。 这个现象和日出时的别无二 致, 在接近天顶方向, 阳光穿过低层大气较少, 呈现出蓝散射光与低层大气散射的红光“重 叠”进入人的眼睛, 就会看到显示紫色的天空。 此刻地表和大气经过了一整天阳光的照射, 温度都相对较高, 由于布朗运动的缘故, 大气中小分子漂浮物比较多, 所以天空的散射和漫 反射都比较强。我们可以参考图 sunset.image1,处在这样光线下的物体的暗部很透,这 也是昏黄光线和破晓光线的最大的区别。
sunset.image1
薄暮是黄昏的一种延续,我们有时也称这个时候的光线为染山霞,我们所熟悉的《指 环王》 中有许多镜头为我们演绎了这个时候的光线 (sunset.image2)。 太阳已经下了地平线, 不存在阳光对地面的直射, 但是阳光仍然能照射到西方的天空, 形成红色的散射光, 但由于 强度小了很多,和高层大气产生的蓝散射光“混合”,便产生了十分美丽的品红色的霞光。 但是, 这种现象也不是绝对的, 只有当空气中水分含量比较少时, 才能产生染山霞。如果空 气中水分含量比较多时, 光线会在其中各种难以预测的散射, 有时甚至会得到绿色的散射光。 不仅如此, 由于薄暮时的光线不再含有太阳的直射光, 所以此时的光线在物体表面多次反射 或折射后, 人眼便不一定再能感觉到。一个直观的现象是,这是时段中,高级写字楼上的玻 璃对环境仍然较强的反射,但是树木(表面粗糙)的光感便不再那么强烈了。
sunset.image2
CG 中,黄昏场景灯光,主光一般设置为橙色,补光选择篮紫色,光比大约 6:4,灯光与地 面夹角 10-30度。此时的灯光应该着力刻画画面暗部,一方面暗部比较透,另一方面,阴 影比较长。图 sunset.image4是笔者对这个时段光线的演示。
sunset.image3
薄暮场景灯光,主光一般设置为品红色(可以考虑用灯光阵列),补光选择紫色,光 比大约 6:4, 灯光与地面夹角 5-20度。 此时, 物体的投影都是比较柔和的。 图 sunset.image4是笔者对这个时段光线的演示。
sunset.image4
黄昏 /薄暮的光线拥有诸多个性, 首先这个时段光线角度较低, 投影面积比较大, 所以 能很好得塑造形象; 其次这个时段光线对比不强, 画面中的物体不会产生死黑的部分, 都能 表现出较多细节; 再次, 橙-紫光亦或粉-紫光都是和谐的光线组合, 也是使光线出彩的组 合;最后, 合理运用摄影中的一些手法, 亦能获得十分有个性的画面效果, 比如人物在逆光 效果下的剪影效果。可见,黄昏 /薄暮时段的光线可以提供给灯光师很多选择,也让灯光师 有额外的发挥余地。 如果考虑到这个时段光线塑造力很强,情节的转折、冲突、推进都适合 在这个时候来表现; 如果考虑到这个时段光线具有冷、 暖双重特性, 各种阴暗或是隆重的场 面在这个时段都有表现的余地; 如果考虑黄昏是一天中能看到阳光的最后时段, 那么灯光师 便能使之表现一种落寞的气氛等等。可以说,只要我们考察黄昏 /薄暮的角度不同,就能表 达出不同的情绪,这个时段的内涵不是笔者用寥寥文字能尽述的。 (sunset.image5)
sunset.image5
6. 夜 晚
黄昏和薄暮转瞬即逝,随之而来的便是漫长的夜晚。尽管目前 3+1种猜测说仍然不 能完美地解释月球的起源, 但是, 我们还是要感激这颗地球卫星的存在, 它使得地球的夜晚 不再彻底地黑暗。
太阳光在月球上经过漫反射后到达地球,期间经过大气形成散射光。这个过程和原理 已经在前文花大笔墨阐述。 但是和白天不同的是, 晚上的光线十分微弱, 一些暖色光和散色 光混合以后, 显现出银白色甚至于宝石篮的颜色, 图 night.image1所展示的是一幅十分美 丽的桂林夜景。 值得注意的是, 尽管晚上的光线十分昏暗,但是, 在这昏暗中仍然充满了变 化。这些变化与月亮的位置、月相、 云层厚度都存在各自的关系。 这样的原理前文也已经提 到,这里是同样的道理。变化归变化,但有一点是始终不变的:在夜晚,除了被人工光源照 亮的地方, 地面的光线总间接来自于天空,所以地面总是比天空要暗。 有时,我们不经意就 把地面的颜色调得比天空亮, 可能一时间反应不过来哪里出了问题, 但总是会觉得画面很奇 怪。
night.image1
CG 中,夜晚场景灯光,主光一般设置为藏青色,补光选择篮色,光比大约 6:4,灯光 与地面夹角可以为任何角度。 一般情况下, 灯光师不会被要求设计特定日期的月光。 所以满 月便是最好的选择,当月相为满月时,我们整晚都能看到最亮的月亮。图 night.image4是 笔者对这个时段光线的演示。
注:月亮在天空中出现是有规律的。 和太阳一样, 它也是东升西落, 但是周期和太阳的不同。 有时它会和太阳同时挂在天上, 但是白天的天空太亮, 我们便感觉不到它的存在。 农历上半 月,月亮从朔到望(即由亏到盈、由缺到圆),月亮位于太阳的东边,在日落以前已从地平 线上升起, 出现在天空。 新生的蛾眉月, 常在太阳升起后不久就升起, 黄昏后已出现在西方 天空,月牙的弓弧向西,但不久即消失在西方上的天空。弦时,月亮在正午升起, 18点左 右出现在南方天空, 弓弧向西。 满月时, 太阳从西方地平线上落下时, 月亮正好从东方地平 线上升起。农历下半月,月亮从望到朔、即由盈到亏(由圆到缺)的月相称为残月,残月位 于太阳的西边,在日出以后月亮才从地平线上落下。下弦时,月亮在半夜 0点左右出现在 东方的地平线上,弓弧朝东。蛾眉月(残月)出现在黎明前的东方天空,月牙弓弧向东,但 不久即消失在东方天空中。 夜晚看到月亮时间的长短可根据月亮圆缺的情况推测出来, 月亮
愈圆, 夜晚看到月亮时间愈长; 月牙愈窄, 夜晚看到月亮时间愈短。 如新月 (朔) 整夜不见, 上弦月上半夜能看到,满月整夜可见,下弦月下半夜能看到。下表归纳了这些现象。
如果按照上述灯光设置的方法, 藏青-篮属于相邻的色系。 这样的补光方法会显得比较单调。 但索性, 晚间我们可以通过人工光源来补充自然光的这一不足。 由于色温的关系, 人工光源 呈现出暖色或是中性的绿色 (一些荧光的物体) , 这和夜晚的自然光正好形成一种有益的互 补。 如果夜晚场景含有人工光源, 人工光源将成为主光, 它的形式是点光源。 主光选择暖色, 补光选择冷色。光比大约 8:2。图 night.image4是笔者对这个联立光线的演示。
night.image4
纯粹的夜晚光线适合用来表现一种宁静的气氛。 这种宁静可以视为可怕、 紧张, 也可视为安 详, 表达的内容始终比较有限。 而此时段的光线一旦和人光光源联合作用, 便产生了新的语 境。人光光源可以出现在任何位置,顶光、底光、侧光、逆光甚至正面光都成了灯光师表达 画面的语句。可以说,只要通过灯光师的加工,这时的光线除了含有它“黑暗的”、“冲突 的”、“神秘的”的本意外,还能拥有其他任意的气氛和情绪。
(night.image5)
总 结:
关于自然光的解读,行文至此差不多该收笔了。此文有别于平时比较多见两类文章, 一类是关于灯光与渲染的技术文章, 另一类关于色彩、 色温理论的应用。 目的旨在让读者从 光线性质以及更微观的角度来理解 CG 中的灯光。 相信细心的读者能察觉到, 文中虽有多处 花了浓重的笔墨解释光线, 但远未为到淋漓尽致的程度。 一者因为在某些现象上, 笔者自身 未能寻求到一个满意的答案, 再者因为篇幅关系, 很难面面俱到, 譬如色温等一系列概念都
未作深入探讨。 相信读者心中自有一番独到的见解。最后,将此文献给所有读者, 让那些对 于自然光不可捉摸的困惑一散而尽吧
********************************************************************** 灯光理论
光照是所有 3D 项目的基础。尽管在场景中创建和放置灯光 很容易,但理解灯光理论,将会有助于做出更好的选择,使作品 更具美感。虽然 3点(3-point )光照是 3D 的中流砥柱,但是 1点(1-point )、 2 点(2-point )和自然光照也提供了另一 种光照方法,更符合现实世界和过去的艺术传统。另一方面,风 格化(stylistic )灯光使得艺术家不受传统限制的约束,因此可 以进行自由地表达。
1理解光照的艺术
就像 3D 的每个方面一样,光照必须从零开始创建。遗憾的是,仿效现实世 界的技术并不容易。幸运的是,我们可以参照艺术品、摄影作品以及电影里的 光照运用方法。
为了清晰起见,将光照理论的讨论分为以下 5类:1点、 2点、 3点、自然 和风格化。前 3类与灯光的数量有关,后两类涉及的是灯光类型。不过,在研 究 1点光照之前,要先来了解一下常用光照术语。
1) Key (主体光)
场景中亮度最强的灯光。主体光的光源一般都是可确定的(如太阳、灯等)。 2) Fill (补光)
比 Key (主体光)强度稍弱的第二种灯光。这种灯光填充(fill )在物体的暗区。 补光经常代表反射光(bounce ),例如,在明亮的阳光照耀的日子,水泥的人 行道的反射光和填充在人物角色的下巴和眼睛里的光线。
3) Rim (背景光)
放置在物体后面,穿透物体边缘的强光源。 Rim (背景光)灯光经常用作头发 灯光。这些灯光一般作为背后照明(backlight )或反射(kicker )使用。 1.1使用 1点光照
1点光照方案是生动的,但略显单调。这种光照包含单一的可简单确定的光 源,它没有重要的补充光源。以下几种情况会用到 1点光照:
* 一个男人在别样黑暗的小巷点燃一支烟;
* 阳光光束透过一个无光的大房间的窗户;
* 一个女人开车走在乡间路上,只靠汽车仪表盘照明。
最接近仿效 1点光照的电影类型是灰色电影(film noir )。灰色电影在历 史上是与 20世纪 40年代和 50年代的犯罪剧情有关的电影类型 。这种类型通 常是黑白胶片、人物的光照不够和画面暗淡。从审美角度讲,这种光照具有愤 世嫉俗的、虚无情节的表现。从技术上说,稀疏的光线是由于仅在布景里放置 很少的灯光,在有些例子中这是因为预算的限制。虽然为了合理展示,每个给 定的拍摄一般都需要多重灯光,但结果却表现得好像只存在单一的光源(如图 1所示)。
图 1 灰色电影类型的电影中的刻板光照。照片 (C) 2006 Jupiterimages Corporation
经典的灰色电影有 The Maltese Falcon (马尔他雄鹰, 1941)、 Doubl e Indemnity (双重保险, 1944)和 Touch of Evil (历劫佳人, 1958)。
更多最近的例子有 Blade Runner (银翼杀手, 1982 )和 Sin City (罪恶之 城, 2005)。灰色电影应用的光照类型经常被称作低调光照,在此它减少了补 光灯光的量。
灰色电影接近于德国的表现主义,它是 1905年到 1925年间德国流行的文 艺运动。德国表现主义的主流是人类灵魂的黑暗险恶,这个运动以它大胆而简 单的木刻画(如图 2所示)和超现实主义的恐怖电影为人们所知(例如, The Cabinet of Dr.Caligari (卡里加利博士的小屋), 1919)。
图 2 Emil Nolde (埃米尔·诺尔德)(1876-1956)作。先知, 1912年。 木刻画印刷版。照片 (C) 2006 Jupiterimages Corporation
表现主义的根源可以追溯到 15世纪和 16世纪意大利和佛兰德斯的明暗对 照法绘画风格。明暗对照法在明暗间具有大胆的对比度(在意大利语中这个词 为 light-dark )。它往往以明亮光线里的人物深入到黑暗阴影里为特征。表现
主义在巴罗克式的文艺运动时达到顶峰(1600-1675),而且以成名画家 Car avaggio (1573-1610)和 Rembrandt (1606-1669)为例。尤其是 Rembr andt ,他的画主要推行明暗间的对比度。例如,在图 3中,照亮耶稣和他的 门徒们的是从画面左侧穿过的一扇高窗的光线。
图 3 Rembrandt 作。 The Supper at Emmaus (以玛的晚餐), 1648年。木制油画(木油画)。 Louvre , Paris 。照片 (C) 2006 Jupiterimages Corporation
画家很少将画中的黑色涂成漆黑。在图 3的画中,桌子下的腿和后壁只有 微量的补充光线,因此,这种画用的是介于 1点和 2点光照间的过渡。在第二 个例子中(如图 4所示), 1点光照方案更明显。图中,人物前面只有一束光 源,并且光源的位置比他高,这个男人的鼻子和耳朵 下的阴影非常暗,而且没
有第二个光源的迹象。这个画家叫 Anthony Van Dyck (1599-1641),是 一个很有影响的巴洛克式的肖像画家。
图 4 Van Dyck 作。 Portrait of Cornelis van der Geest.c , 1620年。 橡木油画。 National Gallery , London 。照片 (C) 2006 Jupiterimages C orporation
在现代的摄影和摄像中经常能见到 1点光照。此技术主要用于时尚工业、 商业广告和音乐节目等。此例中,照相机的上边或旁边放置了一个强烈的散开 的主体光,有时是以闪光或多重闪光伞状的形式 。这个设置创建了均匀变亮的 脸部,稍有附加光照的感觉(如图 5所示)。
图 5 时尚照片中的 1点光照
现代画家也使用 1点光照。例如,在图 6中,一束强光源从画面左侧照亮 了一场拳击比赛。就如 Rembrandt 的作品一样,出现了非常柔和的补光;这 个补光照亮了右边拳师的后背。
图 6 Bellows 作。 Club Night , 1907年。帆布油画 National Gallery of Art Washington , D.C 。照片 (C) 2006 Jupiterimages Corporation
在 3D 中设置 1点光照很容易。这个方案中最困难的是要调整亮和暗的格 调。例如,在图 7中,在 Maya 中重建了一张灰色电影形式的照片。该照片必 须经过一系列反复试验的渲染,才能将平行光设置为符合要求的方式。主体光 的强度应该足够高,以照亮不在阴影内的部分,但也不能过高,以至于在某些 区域爆裂或感光过度。
图 7 (左)灰色电影照片;(右) Maya 中重建 1点光照。照片 (C) 2006 Jupiterimages Corporation 。人体模特为 Kristen Scallion
1.2使用 2点光照
2点光照方案与我们日常生活中的遇到的许多光照场景都相称。 这个方案常 包含一个很强的主体光和一个非常分散的补光。以下是 2点光照的几个实例:
* 阳光从窗户照进里面是白墙的小屋。墙的反射光作为有相同强度的多方向的 补光;
* 上班族坐在由头顶的荧光灯照亮的无窗的屋子里。墙、桌子、地板的反射光 作为有相同强度的多方向的补光。
在肖像画中经常可以见到使用 2点光照。例如,在图 8中,从屏幕左侧射 来的强烈的主体光照亮了男人,第二个光源将补光传送到他的右侧,这样,这 个人被照亮了。这幅画是由巴洛克式的画家 Frans Hals (1582-1666 )所作, 他将印象派运动的灵感当作自由有力的绘画技巧。这种类型的光照在工作室摄 影中被称作短期光照,头背向照相机的那边用的是主体光。这种光照的对应类 型称作宽位照明,用这种光照时,头面向照相机 的那面用的是主体光。
图 8 (左) Hals 作。 The Laughing Cavalier , 1624年。帆布油画。 T he Wallace Collection , London ;(右) Maya 中重建 2点光照。这个 场景在本书配套光盘的 2_point.mb文件中。照片 (C) 2006 Jupiterimages Corporation
主体光与补光强度的比(即比率)应随着物体和位置改变,场景中所有灯光 最适宜的强度取决于它们的位置和应用材质的质量。不过,根据初期光照过程 的粗略计算,至少要将补光灯光的强度设置为主体光强度的一半。对于图 9中 的 3D 复制品,将主体光放置在屏幕的左侧,并将它的 Intensity (强度)值设 置为 1.75;环境灯光放置在屏幕的右侧,将它的 Intensity (强度)值设置为 0. 6。
图 9 为 Hals 的油画重建而架起的 2点光照
2点光照方案并不仅限于肖像画的使用, 很多户外的场景也都用到两种截然 不同的光源。例如,在图 10中,水彩画街道场景以阳光的形式描绘了强烈的 主体光, 房子和其他建筑后面均匀的补光作为第二个光源了代表阳光的反射光。
图 10 Harry Leith-Ross (1886-1973 )作。 Untitled.c , 1945年。纸 上水彩画。照片 (C) 2006 Jupiterimages Corporation
1.3使用 3点光照
最常讨论和应用的光照技术大概就是 3点光照了。许多 3D 、电影和录像 教育材料中都有它的描述。虽然 3点光照是一种照亮场景的可靠方法,但它仍 然有内在的缺陷。
在标准的 3点光照方案中,将强烈的主体光放置在物体的一边(大约在偏 离照相机轴的 15度 ~45度)。将补光放置在相反的一边,而且它的强度至少 为主体光的强度的一半(如图 11所示)。将 Rim (背景光)灯光放置在物体 的后面以便它照射物体的边缘。
图 11 标准的 3点光照应用于人体模型。
注意:4点光照仅仅添加第 4个灯光来照亮背景或物体后面的场景。
3点光照方案在 3D 领域非常流行,因为它为平淡的物体提供了深度感。例 如,在图 12中,用 3个灯光给球体增加圆度。在屏幕左侧放置一个主体光, 在屏幕右侧放置一个补光,在球体后面放置一个背景光。主体光和补光之间的 平衡在球体中心的下面产生轻微的阴影中心(core )。由背景光灯光产生的 明亮边缘有助于分开球体和黑暗的背景。
图 12 标准的 3点光照应用于原始球体。
3点光照方案诞生于好莱坞的黄金时代,它是指电影声音出现到 20世纪 4 0年代末这段时间。这个技术由工作室的电影摄影技师发明,当时间很紧和产 品进度快到期时,经常将它作为照亮场景的高效方法。当照亮演员时,电影摄
影技师经常想获得 Rembrandt patch (伦布兰特修补)效果,它是光源背面 脸颊上的三角区的灯光(如图 13所示)。这块区域是以这个画家命名的,他 的肖像画中以此样式为特色。
图 13 两个物体的左脸颊上出现了 “伦布兰特修补”效果
背景光是为了分离演员和黑暗或混乱的背景的。 背景光 (和光照设计的其他 基本方面) 的根源可以追溯到早期戏剧的舞台布光。 它们在早期电影也有应用, 比如 Sergei Eisenstein (谢尔盖·爱森斯坦)导演的 Old and New (1929 ) 和 20世纪 20年代的卓别林(Charles Chaplian )喜剧(包括 A Woman of Paris 、 Gold Rush 等),但不仅限于这些。最后背景光被用来使得女主人 公的头发现出不可思议的光彩,比 如 Casablanca (卡萨布兰卡, 1942)里的 Ingrid Bergman 、 Gilda (1946)里的 Rita Hayworth 和 Rear Window (1954)里的 Grace Kelly 。使用背景光不必须使用确定的补光。 20世纪 20年代到 20世纪 40年代美国电影工作室的广告摄影的光照形式一般被称作 gla mour (魅力)灯光,它常常仅用主体光和背景光(如图 14所示)。这种技术 变更后通常称为 butterfly (蝴蝶) 灯光或 Paramount (派拉蒙) 灯光, 光 (因
此在鼻子它直接在物体前面放置高的主体 光和与眼睛齐平的补的下面生产蝴蝶 形状的阴影)。
图 14 如照片中所示,魅力灯光的 3种变化, 3张照片分别为 Jane Wyma n (左), Ida Lupino (中), Mary Pickford (右)。照片 (C) 2006 Ju piterimages Corporation
绘画领域中很难找到合适的 3点光照,清楚定义的背景光一般不是画上去 的。在很多例子中,物体暗的部分可以与黑暗的背景融为一体。例如,在图 1 2.15中,这个男人的裤子与背景融为一体,几乎无法辨认布料和墙的分界线。 在其他情况下,选择的背景都足够明亮而可以描绘物体的轮廓。在图 15中, 后墙上的灯光弥补了这个男人的黑色头发和他左肩上的阴影。
图 15 Giovanni Battista Moroni (1520-1578 )作。 The Tailor.c , 1 565年。帆布油画。 National Gallery , London 。照片 (C) 2006 Jupiteri mages Corporation
另一方面,自然界中常可以发现背景光。例如,图 16中,一片云挡住了太 阳但能看到明亮的边缘。强烈的阳光从后面照射一株仙人掌,因此照亮了它的 刺。然而这些自然发现不符合标准的 3点光照系统。云和仙人掌都不是用两种 以上截然不同的光源模仿的。
图 16 Rim (背景光)光照的自然事件举例。照片 (C) 2006 Jupiterimage s Corporation
很多当代的电影摄影技师和电视录像制作人认为 3点光照对于很多光照情 况既过时还不能满足要求。主体光、补光和背景光必须放在特定位置,使 3点 光照与很多现实世界的情形不匹配。因此, 3点光照的替代品是自然光照。 1.4使用自然光照
自然光照是符合物体定位的自然光照方案,可修改。理论上来说,所有的可 见灯光都是由可辨认的光源驱动的。自然光照有时被称为透明的(transparen t ),因为不能探测到模拟光照方法。另一个定义自然光照的方法是列出它不具 有的属性:
* 没有明确的阴影;
* 没有明显的背景光;
* 完美地放置灯光,不会使角色在阴影里,或者单调的照亮角色。
在电影领域有很多非自然光照的例子。 很多电影以风格独特的或夸张的光照 为特色,这在梦幻音乐剧中特别明显。这类电影如 The Band Wagon (1953 )和 Silk Stockings (1957 )应用了高调光照,其中补光很强,而且主体 光与补光比率(主光以及补光之间光强度的差异)很低,所以这些电影中的角 色都被均匀照亮,而且具有最少的深的、黑暗的阴影。高调光照在很多电视连 续剧中也很明显,电视连续剧中的角色在剧中的任何位置都必须保持良好的光 照。相似的光照方法也应用于广告和目录册(如图 17所示)。
图 17 广 告 照 片 使 用 高 调 光 照 。 照 片 (C) 2006 Jupiterimages Corporation
其他情况下, 用非自然光照是因为技术上的不足和预算的限制。 老电影常见 的问题是无意识地产生了多重阴影,例如代表太阳的灯光照射角色,在地板上 投下多重阴影。更常见的是,一盏亮着的台灯投下多重明显的阴影(如图 18
所示)。造成这个结果的原因是,需要用多重灯光照亮场景以获得正确的展示, 即使根据情景只需要一个光源。
图 18 一盏灯不现实地对自己投了 3个明显的阴影(正如从 20世纪 50年 代的电影中的画面中看到的)
相对而言,自然光照常在 20世纪 50年代后的历史剧中出现,尤其是那些 在灯泡出现之前的戏剧中。主要有 Stanley Kubrick (1928 -1999 )导演 的 Barry Lyndon (1975) 和 Ridley Scott (1937 -) 导演的 1492(1992) 。 在这些作品中,光照是有根据的,它由日光、月光、烛光和火光构成,主体光、 补光以及它们造成的阴影经常都是非常柔和的。但是,自然光照方法并不仅限 于历史剧。 Kubrick 还将自然光照应用于像 A Clockwork Orange (1971) 和 The Shining (1980)这样的电影中。
在艺术领域中,所有的油画流派都会用到很精确自然光照,例如, Jan van E yck (1385 -1440)是精确人体画的早期采纳者。在图 19中,多个窗口的光
线在屋子中混合,因此产生了分散的不明显的阴影。 Van Eyck 帮助建立了早 期文艺复兴风格,这对自然世界的研究非常重要。
图 19 Van Eyck 作。 The Virgin and Chancellor Rollin.c , 1436。木 制油画。 Louvre , Paris 。照片 (C) 2006 Jupiterimages Corporation 除了明暗对比的作品外,巴洛克式艺术运动(是一种绘画风格)期间还诞生 了很多自然的画作。这个绘画风格把重点放在了主体的情绪和身体的精确描绘 上。两个荷兰画家 Jan Vermeer (1632 -1675)和 Pieter de Hooch (16 29 -1684)在渲染柔和的自然照亮的室内布景方面尤其成功。例如,在图 2 0中,很多窗子照亮了一个大屋子,不同阴影的黑暗度随着它们的位置和投影 表面而改变。
图 20 Pieter de Hooch 作。 A Woman Drinking with Tow Men.c.16 58 。帆布油画。 National Galley , London 。照片 (C) 2006 Jupiterima ges Corporation
现实主义作为艺术的一种形式,出现在 18世纪中期,它带来了没有理想主 义或浪漫主义痕迹的精确描绘的世 界。现实主义画家有 George Caleb Bingh am (1811 -1879)和 Jules Breton (1827 -1906),这两人都因他们准 确描绘的户外场景而著名。印象主义出现在 19世纪 80年代,起源于法国,它 基于现实主义哲学,试图真实地描绘光线和色彩。图 21说明了灯光的作用。 一个女人站在酒吧的大镜子前面,尽管场景的细节很混乱,却没有把这个女人 和她周围的事物分割开。也就是说,没有模拟的背景光或者特殊光照方案的人 工假象。左下角的香槟酒瓶也是这样,它们和环境融为一体。这幅画有意识地 画出现实世界的场景,就如它实际上看起来那样。著名的印象主义画家有 Edg
ar Degas (1834 -1917)、 Claude Monet (1840 -1926)、 Pierre-Au guste Renoir (1841 -1919)和 édouard Manet(1832 -1883)。
图 21 Manet 作。 A Bar at the-Foiles-Bergére, 1882 。帆布油画。 C ourtauld Institute Galleries , London 。照片 (C) 2006 Jupiterimages C orporation
自然光照本身不能控制固定量的灯光或特殊灯光的定位或强度, 但可以根据 下面两点 进行调整:
* 决定最强的光是什么,从哪个方向射来。可见光源是在画面中或是画面外。 在合适的位置设置一个或多个主体光,使灯光类型与光源类型相匹配。(更多 有关 Maya 灯光类型的信息,请参见第 1章。)在加进补光之前渲染测试帧, 决定主体光的适当强度;
* 决定需要什么类型的第二光源。需要的是自然光源(即灯、蜡烛等)或是实 际上是最强的光源的反射光。将补光灯光放置在适当的位置。如果拷贝已经存 在的位置,则要复制主体光和补光比率。如果创建的场景在现实世界不存在, 则要应用的主体光和补光比率与现实世界里相当 位置的主体光和补光比率相 似。可以重建已存在的图像进行练习。例如,在图 22中,将 Vermeer 的油画 中的光照复制到 3D 中。
图 22 (左) Vermeer 作。 A Lady Standing at a Virginal , 1673。 N ational Gallery , London ;(右)在 Maya 中重建自然光照。这个场景在 本书配套光盘的 naturalistic.mb 文件中。照片 (C) 2006 Jupiterimages C orporation
1.5使用风格化的光照
风格化的(Stylized )光照不需留意现实世界,而是制造虚幻的光源,或 完全忽略光照信息。风格化光照最老的形式可以可称为 0点光照。在这种情况
下,光照在艺术表现上不起任何作用。史前的艺术作品中可以看到 0点光照, 古代的艺术作品或原始文化中也一样(如图 23所示)。到了今天, 0点光照以 线条艺术卡通的形式存在。
图 23 没有光照信息的岩画艺术和象形文字
现代艺术的很多作品中用到了风格化的光照。 很多时候, 这种类型都非常明 显,即使给予物体截然不同的造型(即将物体画成三维的形式)。例如, 24中 的男人与他周围的环境完全分离。虽然可以假定这是晚上,但没办法确认。没 有光照阴影的线索,所以不能建立现实世界的光照方案。
图 24 Vincent Willem Van Gogh (1853-1890)作。 Portrait of Dr. Gachet , 1890。帆布油画。照片 (C) 2006 Jupiterimages Corporation 风格化的光照非常适合 3D 动画,因为媒体对此类光照的应用没有限制。本 文结尾的第 3节“分步操作:3D 光照实例”中有此类型的 3D 例子
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