光应用原理的详细讲述1-2

绪论:

似乎很少有看到这样用逐条的形式来讲述的这个对于所有艺术家都至关重要的主题：我们每天都会遇到的光。我阅读大量涉及数字和传统艺术的书，这些书大多对光这一主题都只是一带而过。然而对任何希望创作逼真效果图像的人来说，都要对光在真实物理世界中的形为有很好的理解。

我觉得最大的犯罪是那些重复陈旧的公式化的知识的3D 书籍，它对初学者如何设置场景的灯光帮助很少，其结果是整个场景的灯光很乱七八糟。不但摄影师和画家都要对光线有很好的理解，光对任何艺术都是至关紧要的元素。没有很好理解光线是很难的完成写实优秀作品。

在网上从没发现逐条介绍灯光知识的文章，所以我决定写这篇教程。我在这里写的大多是建立在我自己观察的基础上，所以可能会有不正确的地方。这里的素材可能本来就能很明显说明问题所以也不要很详细说明。我也不可能非常仔细的观察周围的世界，不同情况下的光的形为要靠你自己的理解和观察。

PART 1: THE BASICS

在这篇文章中，我将用一张在白色卡片上的白色球体的图表来说明光在每天不同情况下的表现

上图说明是一个阳光明媚的下午。主光源是太阳光，同时蓝色天光是非常富有特点的第二个光源，在白色卡片与白色球体之间的相互反弹光线提供了第三个光源。

最明亮的光来自太阳它是一个从小的光源发出的白色光，它产生尖锐边缘的阴影。第二个光源，蓝色天光因为是一个非常大的光源所以它产生了非常柔和的阴影。（在任何时候都是用平行光来模拟太阳光）。后面我将会更详细的讲述关于光源与阴影尺寸之间的关系。但现在只要记得光源越小则阴影越硬。

蓝色天光投射很强烈的颜色会对场景中的所有物体产生影响。球的投影由于被蓝色天光直接照射同时球体又拦住了来自太阳的白光，所以球的投影是蓝色。还有，没有被太阳光直接照射的部分也是蓝色因为天光照射到这区域。

在球与卡片之间相互反射的光主要也是蓝色的（尽管球体与卡片都是白色）因为这是蓝色天光被白色物体反射。表面靠得近的区域会比表面相对较远的区域接收到更多的反射光，因此球的底部会比球的中部亮因为底部与卡片之间距离相对近。

图像最暗的区域是阴影底部以及太阳光直射和球体的暗部之间的区域--这个区域叫做明暗界限，阴影底部是非常暗的因为它没有被太阳光照射同时球又把大部分的天光和反弹光遮着了。另一方面在阴影最暗部结束的地方反而更亮因为这个区域接收到更多天光以及从球体

反弹过来的光。

为什么球体上会出现明暗交界限？

部分原因是对比造成的，因为它靠近被太阳直接照射的最亮区域而使这个区域看上去显得暗，还有就是这个区域接收到最少的被卡片反射的光线。而其它部分不是在太阳直接照射就是被来自卡片的反弹光线照亮。这个区域的主光源就是天光，它的区域在主光源（太阳光）和间接光（从卡片上反射的光）之间。

为什么天光是蓝色的？

可见光是由一种叫光子的微小的粒子组成，这些粒子根据颜色不同而有不同的波长。蓝色光是由较短波长的粒子组成。而红光是由较长波长的粒子组成。

从太阳发出的白色光是由不同颜色的连续光谱组成，彩虹就是这些颜色分解。（从紫，青，蓝，绿，黄，橙到红。它们波长依次递增。）白光就是这七种光混合的结果。

当光在空气中传播时较短波长的光被散射。我们的空气是由悬浮在空中的各种各样的微小分子和其他微粒组成。当光子在大气中传播时会与这些粒子碰撞而偏离方向。短波长更容易因碰撞而偏离方向。正是这些物理作用使得晴日里天空成为蔚蓝色。

在没有云的时候被大气散射的蓝色天光照耀着我们周围的每一个物体。波长的光，比如红光，能够在大中气中传播而没有散射。同样的原因，太阳光在厚厚在大气层中传播到达我们所看到的地方波长较短的光——蓝色和紫色的光几乎已经散射怠尽，只剩下橙色和红色的光，所以这就是为什么夕阳是红色的原因（也就是说，当太阳将要落山时，太阳光穿透大气层到达观察者所经过的路程要比中午时长得多，更多的光被散射和反射，所以光线也没有中午时明亮。因为在到达所观察的地方，波长较短的光——蓝色和紫色的光几乎已经散射，只剩下橙色和红色的光，所以随着太阳慢慢落下，天空看起来也从橙色变成红色。同样道理，当太阳升起的时候，也是橙色或者红色的）。

如上图

夕阳发出红色光因为这时蓝色光被散射怠尽，注意然这些蓝光又被东边的天空反射回来，这个可从前面的波浪看到蓝色天光被反射的结果。（注意前面波浪颜色）

蓝色光子在各个方向反弹的结果使得大气实际上就是一个发蓝光的发光体，这种效果可以从有间隔的空间中清楚看到。大气的蓝色光完全可以照亮没有被太阳光直接照射的区域，这就是为什么当你在一个开放的荫凉处你仍然可以看到的原因。

如上图：在这张照片中阴影区域可能看到投影很强的蓝光因为这个区域是被蓝色开光照亮的。

光线的反弹

当光照射到一个物体表面时被不是被反弹就是被吸收。反弹与吸收由物体表面颜色决定。白色物体反射所有波长的光。反之黑色物体吸收所有波长的光。当白光照射到一个表红表面时蓝光与绿光被吸收而红光被反射。（这里我用三原色而不用光谱是为了更容易理解） 所以白色光照射到红色表面时被这表面反射的光子就是红色（蓝色与绿色光子都被吸收了）。当这光子沿着它的路线照射到其它表面时将是红光。这种现像叫做辐射。因此相互靠近的物体颜色会因止受到影响。

如上图：从百页帘反射光线在墙上投射出木头的颜色。

如上图：从深红色反射来的光线把蜜蜂屁股的这一段腹部染上很重的颜色。

辅射通常是很细微的效果同时它带来大量的光线使它变得很明显的。在柔和或暗的光线中它可能根本就看不到。然而在明亮的光中它可能给物体染上大量的颜色。如果光在两个同样颜色的物体之间反射它可以使物体颜色变得非常饱和，因为反弹的光线（反弹光线的颜色就是物体的颜色）会增加下面物体的颜色，从而使物体表面颜色非常鲜艳—明亮的白天有时可以看到这种现象在。

高调与低调

我们如何表现一个场景是一种很主观的并且有赖于我们的理解的事情，大多数情况下将是亮和暗的平衡，产生正常的中灰色的感觉。然而在自然界也有一些情况是趋向很亮或很暗的时候。例如有雾或是雪天、晚上。艺术家可能就会选择高调或低调来强调这种栩栩如生的效果，或用一些特效来表现。

高调:

高调图像指的是白色很亮的色调占绝对优势给人感觉是轻盈、明快的图片。高调灯光通常（但也不总是这样）都很柔和。细节很少。在自然界中有雾或下雪时就是高调照明，这种情况下通常连阴影区也是明亮的，因为四周有许多光线被反弹。

低调

低调的图像有个明显的特点是图像中只有很少的白色。对比强烈照明尖锐。忧郁的气氛通常用低调照明来创作。还有夜晚、暴风雨和一些室内场合也用低调照明来表现。

如上图：这张图像中的戏院就是通过低调照明来表现的。

白平衡

在我们每天遇到的环境中大多数光源都是会投射颜色的，然而我们大脑能很好的过滤这些颜色。只要光线是由三原色混合的我们大脑就会把白色看成白色，即使在非常强的颜色光下我们眼睛仍然有能力过滤这些信息而分辨出物体的真实色彩。使用白平衡数码相机最可以很明显的方法证实这种现象：正常的设置会反映物体真实色彩。例如下面这张照片从窗户进来光是光源，这光来自阴天的天光它是比较中性的无色彩光。

而下面这张照片我关掉白平衡用一个标准的家里常用的60瓦灯泡做为主光源。

最简单的方法关于确定效果是从户外看窗户。下次在傍晚时候你从户外看自房子的灯光颜色你将会看到房子内部是明亮的橙色。所以当我们不是直接站在光源下面我们可以看到光的真实颜色。

如上图：从户外观察钨丝发出光的颜色这样会帮你展现出钨丝发出光的真实颜色，从这里可以看到它发出是明亮的橙色光。

类似的情况当我们站在一个开放的阴凉地方。这里光是蓝色, 但我们感觉不到光线的颜色。但是当我们走出阴凉地方站在阳光下看这蓝色阴影就很容易看出来。还有许多其它情况光源都是有色的：荧光灯是绿色的、街灯是深的橙色、傍晚太阳光会从黄色变到深红色等等。

如上图：在一个开放的阴凉地方我们感觉光源是无色的，但是当我们走出阴凉地方就可以看到阴凉地方光有少许的蓝色。

三点光照以及它为什么被采用？

3D 书经常讲到三点光照的设置并鼓励初学者用三点光照，因为对场景照明来说这是一种有效方法，三点光照最开始是摄影灯光照明的一种方并且是一种易学和容易掌握的方法，三点照明包括一个来自侧面的最亮的主光，一个来自另一侧的较暗的辅光，还有一个是背光。背光的作用都是为了突出物体主体轮廓，加亮物体的外形从而将物体从背景中分离出。 这种设置最大的问题是它是人造的、效果并不真实。特别是当你想获得生动的细节而只考虑背光的时候，因为背光可以认人留下深刻印象。虽然背光会获得极具艺术效果但也不是所有情况都可以用三点光照在自然界中并不存在因此它看起来是不真实的。还有就是许多书都介绍三点光照也使它变得陈词滥调因而让人觉得特别讨厌。

现在摄影师和导影放弃对三点光照的喜好已有好长时间了。所以你现在很少会看到用三点光照的作品以及主流电影。一个好的方法是观察一个外界环境或物体的灯光并考虑现实中这个环境或物体的灯光是如何发生，然后放置一些通过自己思考的灯光，最后自己设置一个灯光解决方案。

也许每个人都有看过水平低的照相馆里的依靠公式化的灯光照出的肖像相片：这些相片看起来都很相似，因为摄影师每次都使用相同的灯光照明。所以这些照片看上去令人厌烦而毫无生气。如果你想获得富有个性的艺术作品就要避免使用老生常谈的方法和书本上公式化的东西，要靠自己的思考。

第一部分翻译结束

part 2 光的方向

我们观察一个光源的方向对我们理解光线以场景中的物体将如何表现都有深刻的影响。选择主光源的方向是你能做出最重要的决定之一，因为光源方向对如何表现一个场景以及作品要传达的感情都有很重要的影响。

正面光

正面光是指光源在观察者的后面，这种光线是一般快照摄影师大多数使用的方法，如果是硬光源图像通常是没什么吸引力的，除非正面光是柔和的在这种情况下也会产生非常有魅力的图像。

由于轮廓是靠光和阴影相互作用来表现，而从观察者的角度来看正面光产生的阴影都被隐藏了，所以不能完展示出影像的外形和纹理，其结果是使物体看起来像平面效果。然而也有些题材比较喜欢用漫射柔和的正面光照，因为正面光照能帮助隐藏皱纹与瑕疵，因此经常用在人物肖像与产品的摄影中。

如上图：业余的摄影师用强烈的正面光拍出的照片看起来：刺目并且常常是没有吸引力的。

如上图：柔和的正面光掩饰了物体的外貌。

如上图：正面光会使场景看起来像平面所以它不擅长展示结构与纹理。

侧向光：

侧向光可以很好的表现出物体的轮廓形态、纹理及立体感。明暗关系明显和对比强烈。侧向光通常用于在一些表面上比如墙投射生动的阴影，从而产生一种艺术情趣。侧向光通常是很有吸引力的所以大部的效果都用这种光照：这种光出现在我们每个工作日的开始与结束

的时候，所以常常会在电影与照片中看到。

用侧向光的缺点是图像有些区域可能会在阴影中丢失，而且侧向光会展现一些不完美的一面比如皱纹。比如在肖像摄影中侧向光通常用在男性而不用在女性，因为它能便面容显得非常粗糙，特别是如果影像没有柔和边缘的时候。

如上图：侧光能够很好的展现结构与纹理的效果。

如上图：斜照在墙的傍晚的阳光充分的展现出墙的玟理。

如上图：横穿在这张图像的阴影加强了图像的纵深感。 逆光：

逆光是指观察者正对着光源，因为是亮的背景与暗的对像形成强烈对比所以物体会有明亮的边缘。它通常有很高的对比看上去富有艺术性和戏剧性。如果光源相对于我们视点有个微小的角度物体将会有一方或更多的明亮边缘被勾画出来，光越强这明亮边缘就越明显。 逆光照明的场景通常包含许多阴影除非是柔和的光源。大多时候图像是生动有力的黑色与光亮的部分共存。对于在阴影中勾画出物体的外形明亮轮廓的出现是非常有用的。逆光的另一种特点是它能很好展示出透明，半透明属性以及表现出沿着明亮的明缘的细节或纹理。对于表现富有戏剧性的图像这种光是非常冲击力的。

如上图：逆光能使即使是非常平凡的物体也显得非常富有感染力的。

如上图：逆光也是一种非常有效的方法对展示半透明物体。

如上图：逆光场景最普通的特点是出现剪影效果。

来自上方的光

顶光并不常见, 虽然它出现在多云的天气里。在阳光明媚的正午出会遇到，还有一些室内和其它一些情况比如舞台灯光。柔和的顶光对展示形状是有效的方法。在硬光下顶光能投射引人注目的阴影，隐藏在这阴影底下的大部分形状会给人一种神秘的气氛。比如人直接站在强光下面他的眼睛将形成一个黑色的孔因为他们的眼窝全部都在阴影中。

我们知道艺术家很少用顶光，然而也不是说完全不用它。因为在阴天由于整个天空担当一个巨大的散射光源，顶光就是更真实的设置。同时它不是一个经常遇到的照明方案更多时候只是为了造一种气氛和非常特别的场合，所以它不是常见的通常被用于创作一个不安的感觉。

如上图：来自顶部柔和的光是多云的天气的一个特征。

如上图：直接来自正上方的照明能给人一种压抑的和险恶的面容。它突出了骨骼结构和眼窝的深度。

来自下方的光

如果说光从竖直上方照射是少见的，那么光从下面照射就更不寻常。在现实生活中如果有人站在营火上面，或拿着一个火把就是出现光从下面照射的情况。反射的光也会来自下方，比如来自水面的反射光。因为在这种照明下通常看到的阴影是颠倒的，所以即使是非常熟悉的事物也会产生一种怪异的景像，（想想一个人拿着一个明亮的火把从他们脸的下方照射：

出现颠倒的阴影）

此外，很少效果会用这种光照来创作。因为我们会本能地认为这种物体是不正确的，所

以通过利用这种灯光所表达出情绪和反应能被用于创作特殊的气氛。

如上图：来自下方的光是很少见的，但是它也能被用于创作不同寻常的图像。

如上图：来自下面的照明创造出一种怪异的和少见的面容，即使在眼睛部位加亮了但是由于他们的布局看起来还是怪异的。注意这个角度的光同样是非常能强调出皮肤的纹理。把这张图像与前面的一张作比较：同样一张脸，只是光的位置移动了，然而他们看上去的感觉却完全不一样。

第二部分结束，其它部分待续……