认识光

366 阅读3分钟

光是由光源发出的,光有方向、亮度和颜色。

我们可以想象手电筒打出的一道白色的光。

手电筒是光源,其亮度会受电池的影响,颜色为白色,方向可以由你来控制。

因为光的存在,我们可以看到世界的多姿多彩。

接下咱们就具体看一下光照会对现实世界中的物体产生哪些影响。

1-光照对物体的影响

现实世界中的物体被光线照射时,会吸收一部分光,反射一部分光。

当反射的光进入人的眼睛中时,人们便可以看到物体,并识别出它的颜色。

比如,蓝色的星空顶会反射蓝色的光,当蓝色的光进入人的眼睛中时,人们才能看到蓝色的星空顶。

私人影院

光会对物体产生以下影响:

  • 影响物体表面不同位置的明暗程度
  • 影响物体的颜色
  • 影响物体的投影

物体的明暗差异,可以让我们感觉这个物体是立体的。

比如下图中,左侧的立方体没有明暗差异,给人的感觉就是一个平面;右侧的立方体具有明暗差异,给人的感觉是立体的。

image-20211030170946246

以前,我在学素描的时候,老师就在反复的强调“三大面”、“五调子”。

三大面、五调子就是在描述光对物体的明暗影响,这两个概念可以让我们画出的东西更有体感。

  • 三大面:黑、白、灰三个面,描述的就是物体的明暗差异。

image-20211030163551010

  • 五调子:高光、中间调、明暗交界线、反光和投影。

image-20211030164329563

物体的颜色会受光色的影响,这个我们之后会详说。

物体的影子就是光源看不见的地方,我们之后会通过算法来计算。

接下来,我们再认识一下光源。

2-光源

光源,就是光的源头。

基于光源发出的光线的方向,我们可以将光源分成两种:

image-20211026125702474

  • 平行光(directional light):光线相互平行,射向同一方向。比如从窗外摄入房间的阳光就是平行的。

    注:虽让太阳的光也是向四周发射的,但太阳相对于房间而言太大,光线夹角可以忽略不计,所以就认为从窗外射入室内的阳光是平行的。

  • 点光源(point light):光线从一点向周围放射。比如房间里的的灯泡就是点光源。

若对光源的照射范围做限制,还可以衍生出一些更加具体的光源,比如筒灯、聚光灯等。

现实世界中还有一种间接光源,叫环境光(ambient light),它是经过物体反射后的光。

image-20211026125754990

当光源射出的光线打到物体上时,物体反射的光便是我们识别物体的关键。

接下来,我们再认识一下物体反射的光。

3-反射光

反射光:当光源射出的光线打到物体上时,物体反射的光。

物体的反射光是有方向和颜色的,其方向和颜色会受入射光和物体表面的影响。

image-20211026163109365

物体常见的的反射光:

  • 漫反射( diffuse reflection): 物体在接收到直接光源的入射光后,会将光线均匀的反射向四面八方,如下图:

    image-20211030184349324

    物体表面越粗糙,漫反射就越明显。

  • 镜面反射(specular reflection): 物体在接收到直接光源的入射光后,会将光线以与物体表面的法线对称的方向反射出去。

image-20211030184442596

​ 物体表面越光滑,镜面反射就越明显。

  • 环境反射( enviroment ambient reflection):物体对环境光的反射。

关于光的基本概念咱们就先说到这,接下来我们就具体的说一下如何为物体着色。