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数字人C4D基础知识之七:自然光  

2015-02-19 21:05:11|  分类: 基础知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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学习笔记之一:自然光 - 数字人 - 数字人的学习空间
 
春节期间,在明亮的阳光下,重新阅读了英国理查德-约特的《视觉艺术用光-LIGHT FOR VISUNAL ARTISTS》一书,感受颇深。作者对光艺术角度的研究非常透彻,看得出作者热爱自然、热爱生活,观察生活,体悟生活。读罢,感觉这些知识对研究室内外效果图制作非常有帮助,通过重温学习,把一些重点记录下来,并用三维软件重新在场景中还原,分享给喜欢的朋友。

学习笔记之一:自然光 - 数字人 - 数字人的学习空间

【理论】
第一部分:基础部分
上图是一个晴天午后的环境模拟。
 1、主要光源为太阳 (下午的阳光有点淡黄色,暖意,正午为白色)最亮、投射清晰的阴影。高光的形状和颜色,由其决定,光源越小,阴影越清晰。
 2、次光源为天空光。这是一个极大的光源,太阳中的蓝色光由于在大气中的灰尘发生了散射,而在天空中形成一个巨大的蓝色的环境光,它所生成的阴影是非常柔和的,但在太阳的直射下是看不见的。受它的影响,太阳光照不到的地方都会呈现蓝色调,(它能照射到)比如阴影部分等等。
 3、白色地面和球体之间还有第三种光源为反射光。在底板和球体之间由于反射着天空光,所以阴影不会非常暗,虽然地面和球体是白色,天空环境光能照到,所以呈现蓝色。

高光、阴影、明暗交界线:最亮的地方是高光,它的形状基本受太阳的形状和颜色决定(当然还有表面的反射属性如各项异性情况),最暗的地方是球体的底下,太阳光和天空光都照不到的地方;其次是明暗交界线,这个地方是阳光直射区(太阳能照到)和背光面(天空环境光和反射能照到)的边界线。

下图是逆光的大楼,背光面玻璃墙反射着天空环境光,下面大理石的墙面也呈现蓝色色调。
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阴影被天空环境光照亮,呈现蓝色色调。
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【三维软件中模拟】
1、建立一个地面,赋予白色材质;建立天空(在C4D中天空是一个巨大的封闭的球体)赋予发光通道,蓝色,亮度值暗一点;建立一盏远光灯,设为白色,调整角度,模拟太阳光。
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2、早先的三维渲染软件,没有全局光渲染引擎,都是线扫面渲染一类居多。所以要模拟这类的效果,必须要用不少灯光:复制一堆点光源(那时没有面光源),模拟天空蓝色环境光;用一盏平行光模拟太阳光;用一盏点光源放在球体的后面,模拟反射,弱化阴影作用;如果地面为其他颜色,如红色,那么,还要打一盏亮度非常小的红色点光源照射球体的背面,模拟地面对球体的辐射影响。
可是,现在利用全局光照引擎,进行简单设置,就可以达到以上效果。
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 3、全局光照引擎,利用大量的光子在封闭的空间中,模拟真实光线在物体之间反弹进行计算,渲染的效果基本能满足我们的要求。渲染如下:
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第二部分:不同时间的自然光
自然光源当然是指太阳,但在不同时间不同的天气下,阳光表现不同的特性,或硬或软,或冷或暖。

1、大气的散射和云层的遮蔽作用。
散射: 地球的大气层,把阳光中的波长短的光波散射到四面八方,而波长长的光波则能穿过较长的距离(红橙黄绿蓝靛紫 波长依次变短)。当太阳没有出地平线或沉到地平线以下,天空光中散射光为仅有的光源。

下两幅图是晚霞的图片。阳光的倾斜角增大,阳光的调子变暖,阳光带有金黄色的色调,由于光线强度减弱,天空也就变成了较暗的蓝色。 日落前的一小时,被成为“黄金一小时”,此时阳光饱和度非常高,主光为暖色调,阴影为互补色冷色调,非常漂亮。
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云层的遮蔽作用:云层是半透明的,阳光虽然可以穿透云层,但要经过漫射,光线向四面八方传递(比如平行光穿过毛玻璃一样)云层把太阳的小而硬的光源变成柔和的大光源。

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 下图是阴天的图片,太阳光被厚厚云层遮蔽,天空是一个柔和的发光体,阴影柔和,物体的饱和度很高。
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下图是阴影下的植物,没有高光,阴影柔和,饱和度很高。
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下图是有云下的植物,植物上有高光。
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2、正午的阳光。当太阳上升的最高点,光线是白色,最强烈的,阴影最小。强光使物体的颜色变淡(饱和度低)亮度和阴影对比强烈,阴影里的细节很少。
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楼体颜色发白,阴影很深很锐利,对比强烈。
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3、傍晚和日落前。随着太阳的角度变大,阳光的调子越来越暖,阳光明显带有金黄色的色调,光线的减弱,天空变成一种深蓝色。
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4、日落。当太阳快要落下去的时候,太阳变成深橘偏红的颜色,天空变得更深更浓的蓝色,阴影特别长,质感明显。有云的时候,天空的颜色特别鲜艳。

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5、黄昏。天空主光源就是天空光。光线柔和、阴影很少、反差很低。
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6、夜色。虽然没有太阳光,有些亮光来自太阳的微弱散射、月亮的光、星光和人工光居多。
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夜晚的光是软调子的漫射光。天空永远比地面的景致亮一些。 
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7、云隙和光斑:在自然界中,也常有明暗交织的情况出现。云隙:光照缺少天空的蓝色辅助光,但是从云缝中投下的阳光却很强烈,地面出现光斑。
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 【感悟】
 1、喜爱自然、观察生活,了解光学原理对CG人太重要了,我们用计算机模拟现实,那在你心中,你应该知道现实是什么样子,不能完全交给计算机,否则你做出的图就感觉不舒服,不真实。制作效果图的朋友给我讲:有些作者的效果图纯粹是杜撰出来的,比如,一个非常干净的装修好的室内,窗外射进来的阳光,出现了非常明显的光线(丁达尔现象),作者以为这样好看,其实,如果真的出现这种情况,说明室内空气中有大量的浮灰,否则,干净的空间,不可能产生这样的光线。再有,不少人为了表现室内灯光,制作的效果图,白天阳光充足的时候,室内灯光全开,渲染出的灯光效果却非常明显,很显然,这不和常理。如果表现灯光效果,就制作一张夜景的效果图好了。(作者也可能为了节约成本,把白天和黑夜都做到一张图中了,呵呵)
2、在这里学习,只是一知半解,真正还得多看书多学习,然后,再去观察生活和照片。
 强烈推荐这本书(不是广告,是真正的好书)。
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3、补充:在C4D中可以使用“物理天空”来模拟“自然”,也可以用专业软件VUE制作环境,有机会我会编写介绍。

 声明:以上演示的图片都来自网上,仅学习研究之用,没有商业用途。

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