繪畫教程丨高光刑然、灰面的特性

接下來的幾篇都將是相對(duì)細(xì)致的分析五大調(diào)子的具體特征和相互關(guān)系寺擂,五大調(diào)子的具體變化細(xì)節(jié)包含了素描關(guān)系的大部分內(nèi)容,從空間表達(dá)、色彩關(guān)系到質(zhì)感與細(xì)節(jié)等等問題都是對(duì)五大調(diào)子的運(yùn)用怔软。

所涉及的垦细、上篇文章注釋中提到和闡述的名詞不做重復(fù)定義注釋。

1.高光:畫面上物體明度值最高且集中的位置挡逼。

2.物體受光:物體上的面P與光線L的反射光線L0所成角度蝠检,稱為物體受光——記作

G0.所成角的開口總是選擇朝向觀察者一側(cè),方便計(jì)算挚瘟。

3.觀察受光:物體上的面P與視線S所成角度叹谁,成為觀察受光——記作G1.所成角的開

口總是選擇朝向觀察者一側(cè),方便計(jì)算乘盖。

4.灰面:有幾種定義方式:

1.物體亮部高光之外的灰色調(diào)焰檩,稱之為灰面。

2.物體受光面與光線角度在0°~90°之間订框,且出射角度與觀察受光角度不一致的受光面析苫,

稱之為灰面。

高光①特性

對(duì)于素描方向的高光問題穿扳,我們主要嘗試解決的問題主要有:

1.高光的位置與強(qiáng)度規(guī)律衩侥;

2.高光的大小變化;

3.高光的形狀規(guī)律矛物;

3.高光的邊緣特性茫死;

4.高光的明度值問題。

灰面相關(guān)問題

灰面主要需求解決其明度變化規(guī)律履羞。

一.高光的位置與強(qiáng)度規(guī)律

這一規(guī)律是本文的核心內(nèi)容峦萎。

在談到高光的位置之前,首先要提及在上一篇文章中所提到的兩個(gè)概念:物體受光②觀察受光③忆首。

物體受光G0相對(duì)簡(jiǎn)單爱榔,該角度在0°~90°之間,角度越大糙及,單位面積受光越多详幽,明度值越高。

觀察受光G1對(duì)畫面明度關(guān)系的影響并不是決定性因素浸锨。

這句話非常重要唇聘。

更重要的是下面這句。

對(duì)于同一個(gè)受光面P揣钦,當(dāng)且僅當(dāng)它所對(duì)應(yīng)的G0=G1時(shí)雳灾,面P的明度值達(dá)到最高漠酿。

這里的面p就是高光冯凹。

而這個(gè)定義,實(shí)際上就是光線在面p上所成鏡面反射光路的反射光路剛好經(jīng)過人眼。

二.灰面與高光的關(guān)系以及灰面明度變化規(guī)律

理論上宇姚,到這里匈庭,我們對(duì)高光位置和高光強(qiáng)度的問題就應(yīng)該有了一個(gè)明確的答案了,但是浑劳,在繪畫之中阱持,不參與對(duì)比的明度關(guān)系是基本無意義的,盡管我給出定義說高光就是物體亮部明度值最高的位置魔熏,但依然無法讓人明確的認(rèn)識(shí)到衷咽。

因此我接下來就把灰面與高光的關(guān)系講一講,這將是一個(gè)比較抽象化的蒜绽、理論性比較強(qiáng)的部分镶骗,請(qǐng)做好準(zhǔn)備。

1.灰面與高光的關(guān)系

首先躲雅,我們理清楚一下灰面④與高光的關(guān)系:

共性:灰面與高光都屬于物體的直接受光部位鼎姊,主要亮度來源于光源的直接照射。

差異:引出物體受光與觀察受光問題相赁,并以G0是否等于G1為分辨原則區(qū)分出高光與灰面相寇。

那么,這里的第一個(gè)問題就是钮科,上面兩者的關(guān)系其實(shí)并不涉及灰面與高光誰亮度高的問題唤衫,你憑什么說高光就是最亮

第二個(gè)問題就是绵脯,灰面的G0既然不等于G1战授,那么這個(gè)角度差就會(huì)有很多的變化,這些受光變化差異如何反映在畫面上桨嫁?

一個(gè)個(gè)來解決植兰。

第一個(gè)問題很簡(jiǎn)單也很直觀,鏡面反射的路徑是光線的最短路徑璃吧,自然就是損耗最小楣导,光線最集中的一條路線,如果眼睛看的方向與這個(gè)路線重合畜挨,那么這些集中的光線就都跑到了眼睛里筒繁,被我們所看到,這就是高光了(當(dāng)然巴元,世界上不存在所謂白體和真空毡咏,自然也就不存在真正無損耗的光路,這一點(diǎn)之后我們將會(huì)用到)逮刨。

第二個(gè)問題的直接答案也很簡(jiǎn)單呕缭,這些變化在畫面上的反映就是灰面豐富的明度變化。

2.灰面的明度變化規(guī)律

(1)物體受光分析

高光與灰面的關(guān)系理清楚了,就可以開始著手解決一個(gè)很復(fù)雜的問題——也就是這些豐富的灰面明度變化恢总,有什么樣的變化規(guī)律迎罗?

我會(huì)在下面開始構(gòu)架一個(gè)公式,這個(gè)公式并不意味著我們可以靠計(jì)算得到具體的明度值片仿,這既不現(xiàn)實(shí)也不實(shí)用纹安。但是我希望這個(gè)構(gòu)架公式模型的過程,可以讓大家理解我的思路砂豌;而這個(gè)公式的結(jié)果厢岂,可以讓大家明確我們?cè)谧鳟嫊r(shí),需要考慮哪些問題阳距,而其中哪個(gè)最重要咪笑,而哪些相對(duì)影響沒那么大

首先娄涩,我需要一些名詞定義窗怒,如下:

光源強(qiáng)度設(shè)為常數(shù)h。

明度設(shè)為未知量V蓄拣。

光的反射損耗比例光在物體之間反射扬虚,會(huì)逐步產(chǎn)生損耗,我這里假設(shè)這個(gè)每一輪損耗的比例有一個(gè)常數(shù)值球恤,這個(gè)常數(shù)值可能受到很多影響辜昵,比如物體材質(zhì)、表皮粗糙度咽斧、物體固有色等等堪置,但我們暫時(shí)不管這么多,先假設(shè)這個(gè)值為常數(shù)

?张惹。

首先舀锨,根據(jù)我們?cè)诔踔械乩韺W(xué)到的一些地球地理常識(shí),我們知道宛逗,照射角度G0越大坎匿,那么單位面積的受光就越多,比如赤道地區(qū)雷激;反之則相反替蔬,比如南北極地區(qū)。

如果僅僅從物體受光的角度來分析屎暇,那么很顯然承桥,這就很簡(jiǎn)單,已知G0=90°時(shí)根悼,V=100(最強(qiáng)凶异,假設(shè)個(gè)常數(shù)為100)蜀撑;且G0=0°或180°時(shí),V=0(最小唠帝,假設(shè)為常數(shù)0)屯掖;

那么玄柏,我們很快能得到一個(gè)公式襟衰,這很簡(jiǎn)單:

某個(gè)受光面的物體受光

(這里的角度

就是出射光線與受光面所成角度,P是我假定的一個(gè)公式可以算出對(duì)應(yīng)物體受光角度G0的一個(gè)函數(shù)粪摘,假定它能得出光線隨著受光面角度變化所損耗的剩余比例瀑晒,其中必然包含常數(shù)

)。

通過這個(gè)假設(shè)性公式徘意,我們可以推算出物體受光面某一點(diǎn)的實(shí)際物體受光強(qiáng)度苔悦。

可以看到,一定的光源強(qiáng)度h下椎咧,除了光源角度的影響外玖详,還需要加上一個(gè)反射損耗,這個(gè)是因?yàn)槲覀冇?jì)算的永遠(yuǎn)是物體表面反射出來的光量勤讽,而不是地理課上計(jì)算的“單位面積受光量”——這是兩個(gè)概念蟋座。比如,一個(gè)重色物體的表面會(huì)吸收大量的光脚牍,自然而然我們這里得到的受光強(qiáng)度就變?nèi)趿讼蛲危鴾\色物體則相反。

然后按照這個(gè)原則诸狭,會(huì)得到下圖:

實(shí)際上就是一個(gè)簡(jiǎn)單的漸變券膀。

————————————

(2)高光出現(xiàn)的原理:觀察受光

但是,事情沒這么簡(jiǎn)單驯遇。

很顯然芹彬,即使一個(gè)物體表面的受光再強(qiáng),如果它不能盡可能的進(jìn)入觀察者的眼睛里叉庐,那這個(gè)面就等于是黑的雀监,它在畫面上顯現(xiàn)出來,也是一個(gè)明度值為0的面眨唬。

因此会前,我們才需要引出觀察受光的問題,我們才有了G0與G1的角度差問題匾竿。

丨G0-G1丨就是角度差瓦宜。這個(gè)角度差意味著我們?nèi)搜墼诮邮芪矬w受光時(shí)失去的光量比重。也就是說這個(gè)角度差越大岭妖,人眼接收到的光就越少临庇。

與此同時(shí)反璃,這一損失也受到常數(shù)s的影響。比如假夺,一個(gè)表面越粗糙的的物體淮蜈,物體受光的反射就越均勻,這個(gè)損失就相對(duì)變少已卷,所以我們?cè)诖植谖矬w表面不太能看到很集中而大塊的高光梧田,而在越光滑的物體表面,就能看到越強(qiáng)而集中的高光侧蘸。

某個(gè)受光面的觀察受光

(這里的角度

就是出射光線與受光面所成角度裁眯,

為物體表皮參數(shù),

為物體受光強(qiáng)度)讳癌。

公式找到了穿稳!

特別感謝

章佳杰

由此可以得出,高光為什么在一定區(qū)域外衰減很快的原因——他是呈余弦函數(shù)遞減的晌坤,并非線性逢艘。

按照此原則,我們給那張圖蒙上一層去光的罩子:

這時(shí)骤菠,我們可以看到高光的出現(xiàn)了它改。

這時(shí)候你一定會(huì)問,為什么跟我想象的不一樣娩怎!其實(shí)搔课,主要是因?yàn)?b>這張圖僅僅考慮了兩層受光的變化,既沒有考慮質(zhì)感問題截亦,也沒有考慮固有色問題爬泥。而且,我使用的是簡(jiǎn)單的漸變工具崩瓤,也就是說袍啡,這個(gè)光極弱,弱到物體受光從直射點(diǎn)就開始逐漸減弱——而實(shí)際上却桶,雖然真實(shí)的光源確實(shí)是從直射點(diǎn)就開始減弱境输,但是,我們的電腦颖系、畫紙嗅剖、照片甚至眼睛這些載體能表現(xiàn)的明度層次實(shí)在是太少啦,所以往往會(huì)在極亮處發(fā)生曝光過度嘁扼,亮度溢出信粮,所以高過我們的載體所能表現(xiàn)的最白色的光,會(huì)被壓縮成一個(gè)顏色——這就是為什么趁啸,同一個(gè)球體强缘,光變強(qiáng)了督惰,似乎高光面積也變大了的原因。

(3)一些題外話:材質(zhì)旅掂、光源等因素對(duì)高光與灰面的影響

如果我考慮到這個(gè)曝光問題赏胚,就會(huì)變成——

是不是已經(jīng)有了隱約的一些質(zhì)感?是不是感覺光變強(qiáng)了商虐?但是我們還是不會(huì)覺得這是一個(gè)我們正常所見的球體觉阅。因?yàn)槲覀冞€需要考慮反光和投影環(huán)境問題。

這一部分內(nèi)容的理論知識(shí)称龙,我們將放到下一次再細(xì)講留拾。

添加反光結(jié)果如圖:

如果再簡(jiǎn)單的調(diào)調(diào)固有色和環(huán)境影響:

為什么變這么“亮”才給人真實(shí)感戳晌?這里又涉及到一些細(xì)節(jié)——真實(shí)的環(huán)境中實(shí)際上四面八方都會(huì)有各種復(fù)雜反光鲫尊,坐在房間里畫畫,那么整個(gè)房間的六面墻壁都會(huì)給予這個(gè)物體反光沦偎,這就使得幾乎對(duì)于所有物體而言疫向,即使再暗的暗部也不會(huì)是真正的黑色。其次豪嚎,雖然畫面看起來亮搔驼,但實(shí)際上除了高光,亮部的平均灰度在百分之五十左右侈询,而暗部的反光更是在百分之八十到九十的灰度舌涨。這種產(chǎn)生亮的感覺的,實(shí)際上就是真實(shí)的感覺所帶來的幻覺扔字。

對(duì)真實(shí)的追求囊嘉,讓畫家變得像一個(gè)魔術(shù)師,傾其所能其實(shí)很多時(shí)候都是為了騙過所有觀眾罷了革为。

三.關(guān)于高光余下的幾個(gè)問題

上面已經(jīng)解決了高光的位置扭粱、強(qiáng)度問題以及為什么會(huì)出現(xiàn)高光的大小變化問題,并且順帶提到了灰面的明度變化規(guī)律震檩。

那么我們還有三個(gè)問題——高光的形狀問題琢蛤、高光的邊緣以及高光的明度變化。

1.高光的走向

高光的形狀也稱之為高光的走向抛虏。正如封面圖所畫的四個(gè)球(如下)博其,其中兩個(gè)被連接了起來,連接的部分有一條狹長(zhǎng)的高光迂猴,那么其實(shí)很容易理解慕淡,高光的形狀和走向如果理性的考慮,就是相同朝向的高光面連接起來错忱;如果感性一些的說儡率,就是高光總是趨向于順著轉(zhuǎn)折邊緣走挂据。

2.高光的邊緣

高光的邊緣往往會(huì)體現(xiàn)物體的具體表皮材質(zhì),這里特意拿出來只是提個(gè)醒儿普。

3.高光的明度變化

高光的明度變化涉及到兩層意思崎逃,一方面是指高光本身會(huì)發(fā)生明度變化嗎?答案是基本不會(huì)眉孩,高光本身已經(jīng)是因?yàn)檫^于明亮的受光被擠壓成一個(gè)平面个绍,如此強(qiáng)的光恨不能用純白色,又怎么可能自降明度浪汪;

那么會(huì)有什么東西導(dǎo)致高光發(fā)生明度變化呢巴柿,這個(gè)東西通常而言是兩個(gè):一個(gè)是層次對(duì)比,一個(gè)叫空氣透視死遭。

這里只是提出來广恢,有因素會(huì)導(dǎo)致高光發(fā)生明度變化。至于這兩個(gè)東西究竟是什么呀潭,以后再詳解钉迷。

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我的第二篇專欄正式完成了。本篇因?yàn)闋砍兜降母拍詈完P(guān)系比較多而且復(fù)雜钠署,因此可能看起來有一些混亂——我已經(jīng)盡我所能把關(guān)系理清楚了糠聪。

能力有限,內(nèi)容中實(shí)際上還有很多部分是留白的谐鼎、模糊的舰蟆,我個(gè)人無法解決的一些問題。但正應(yīng)此本文才有討論的價(jià)值狸棍,希望大家能助我填補(bǔ)這些空白身害。

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