接下来的几篇都将是相对细致的分析五大调子的具体特征和相互关系,五大调子的具体变化细节包含了素描关系的大部分内容,从空间表达、色彩关系到质感与细节等等问题都是对五大调子的运用。
所涉及的、上篇文章注释中提到和阐述的名词不做重复定义注释。
1.高光:画面上物体明度值最高且集中的位置。
2.物体受光:物体上的面P与光线L的反射光线L0所成角度,称为物体受光——记作
G0.所成角的开口总是选择朝向观察者一侧,方便计算。
3.观察受光:物体上的面P与视线S所成角度,成为观察受光——记作G1.所成角的开
口总是选择朝向观察者一侧,方便计算。
4.灰面:有几种定义方式:
1.物体亮部高光之外的灰色调,称之为灰面。
2.物体受光面与光线角度在0°~90°之间,且出射角度与观察受光角度不一致的受光面,
称之为灰面。
高光①特性
对于素描方向的高光问题,我们主要尝试解决的问题主要有:
1.高光的位置与强度规律;
2.高光的大小变化;
3.高光的形状规律;
3.高光的边缘特性;
4.高光的明度值问题。
灰面相关问题
灰面主要需求解决其明度变化规律。
一.高光的位置与强度规律
这一规律是本文的核心内容。
在谈到高光的位置之前,首先要提及在上一篇文章中所提到的两个概念:物体受光②与观察受光③。
物体受光G0相对简单,该角度在0°~90°之间,角度越大,单位面积受光越多,明度值越高。
观察受光G1对画面明度关系的影响并不是决定性因素。
这句话非常重要。
更重要的是下面这句。
对于同一个受光面P,当且仅当它所对应的G0=G1时,面P的明度值达到最高。
这里的面p就是高光。
而这个定义,实际上就是光线在面p上所成镜面反射光路的反射光路刚好经过人眼。
二.灰面与高光的关系以及灰面明度变化规律
理论上,到这里,我们对高光位置和高光强度的问题就应该有了一个明确的答案了,但是,在绘画之中,不参与对比的明度关系是基本无意义的,尽管我给出定义说高光就是物体亮部明度值最高的位置,但依然无法让人明确的认识到。
因此我接下来就把灰面与高光的关系讲一讲,这将是一个比较抽象化的、理论性比较强的部分,请做好准备。
1.灰面与高光的关系
首先,我们理清楚一下灰面④与高光的关系:
共性:灰面与高光都属于物体的直接受光部位,主要亮度来源于光源的直接照射。
差异:引出物体受光与观察受光问题,并以G0是否等于G1为分辨原则区分出高光与灰面。
那么,这里的第一个问题就是,上面两者的关系其实并不涉及灰面与高光谁亮度高的问题,你凭什么说高光就是最亮?
第二个问题就是,灰面的G0既然不等于G1,那么这个角度差就会有很多的变化,这些受光变化差异如何反映在画面上?
一个个来解决。
第一个问题很简单也很直观,镜面反射的路径是光线的最短路径,自然就是损耗最小,光线最集中的一条路线,如果眼睛看的方向与这个路线重合,那么这些集中的光线就都跑到了眼睛里,被我们所看到,这就是高光了(当然,世界上不存在所谓白体和真空,自然也就不存在真正无损耗的光路,这一点之后我们将会用到)。
第二个问题的直接答案也很简单,这些变化在画面上的反映就是灰面丰富的明度变化。
2.灰面的明度变化规律
(1)物体受光分析
高光与灰面的关系理清楚了,就可以开始着手解决一个很复杂的问题——也就是这些丰富的灰面明度变化,有什么样的变化规律?
我会在下面开始构架一个公式,这个公式并不意味着我们可以靠计算得到具体的明度值,这既不现实也不实用。但是我希望这个构架公式模型的过程,可以让大家理解我的思路;而这个公式的结果,可以让大家明确我们在作画时,需要考虑哪些问题,而其中哪个最重要,而哪些相对影响没那么大。
首先,我需要一些名词定义,如下:
光源强度设为常数h。
明度设为未知量V。
光的反射损耗比例:光在物体之间反射,会逐步产生损耗,我这里假设这个每一轮损耗的比例有一个常数值,这个常数值可能受到很多影响,比如物体材质、表皮粗糙度、物体固有色等等,但我们暂时不管这么多,先假设这个值为常数
。
首先,根据我们在初中地理学到的一些地球地理常识,我们知道,照射角度G0越大,那么单位面积的受光就越多,比如赤道地区;反之则相反,比如南北极地区。
如果仅仅从物体受光的角度来分析,那么很显然,这就很简单,已知G0=90°时,V=100(最强,假设个常数为100);且G0=0°或180°时,V=0(最小,假设为常数0);
那么,我们很快能得到一个公式,这很简单:
某个受光面的物体受光
(这里的角度
就是出射光线与受光面所成角度,P是我假定的一个公式可以算出对应物体受光角度G0的一个函数,假定它能得出光线随着受光面角度变化所损耗的剩余比例,其中必然包含常数
)。
通过这个假设性公式,我们可以推算出物体受光面某一点的实际物体受光强度。
可以看到,一定的光源强度h下,除了光源角度的影响外,还需要加上一个反射损耗,这个是因为我们计算的永远是物体表面反射出来的光量,而不是地理课上计算的“单位面积受光量”——这是两个概念。比如,一个重色物体的表面会吸收大量的光,自然而然我们这里得到的受光强度就变弱了,而浅色物体则相反。
然后按照这个原则,会得到下图:
实际上就是一个简单的渐变。
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(2)高光出现的原理:观察受光
但是,事情没这么简单。
很显然,即使一个物体表面的受光再强,如果它不能尽可能的进入观察者的眼睛里,那这个面就等于是黑的,它在画面上显现出来,也是一个明度值为0的面。
因此,我们才需要引出观察受光的问题,我们才有了G0与G1的角度差问题。
丨G0-G1丨就是角度差。这个角度差意味着我们人眼在接受物体受光时失去的光量比重。也就是说这个角度差越大,人眼接收到的光就越少。
与此同时,这一损失也受到常数s的影响。比如,一个表面越粗糙的的物体,物体受光的反射就越均匀,这个损失就相对变少,所以我们在粗糙物体表面不太能看到很集中而大块的高光,而在越光滑的物体表面,就能看到越强而集中的高光。
某个受光面的观察受光
(这里的角度
就是出射光线与受光面所成角度,
为物体表皮参数,
为物体受光强度)。
公式找到了!
特别感谢
章佳杰
由此可以得出,高光为什么在一定区域外衰减很快的原因——他是呈余弦函数递减的,并非线性。
按照此原则,我们给那张图蒙上一层去光的罩子:
这时,我们可以看到高光的出现了。
这时候你一定会问,为什么跟我想象的不一样!其实,主要是因为这张图仅仅考虑了两层受光的变化,既没有考虑质感问题,也没有考虑固有色问题。而且,我使用的是简单的渐变工具,也就是说,这个光极弱,弱到物体受光从直射点就开始逐渐减弱——而实际上,虽然真实的光源确实是从直射点就开始减弱,但是,我们的电脑、画纸、照片甚至眼睛这些载体能表现的明度层次实在是太少啦,所以往往会在极亮处发生曝光过度,亮度溢出,所以高过我们的载体所能表现的最白色的光,会被压缩成一个颜色——这就是为什么,同一个球体,光变强了,似乎高光面积也变大了的原因。
(3)一些题外话:材质、光源等因素对高光与灰面的影响
如果我考虑到这个曝光问题,就会变成——
是不是已经有了隐约的一些质感?是不是感觉光变强了?但是我们还是不会觉得这是一个我们正常所见的球体。因为我们还需要考虑反光和投影环境问题。
这一部分内容的理论知识,我们将放到下一次再细讲。
添加反光结果如图:
如果再简单的调调固有色和环境影响:
为什么变这么“亮”才给人真实感?这里又涉及到一些细节——真实的环境中实际上四面八方都会有各种复杂反光,坐在房间里画画,那么整个房间的六面墙壁都会给予这个物体反光,这就使得几乎对于所有物体而言,即使再暗的暗部也不会是真正的黑色。其次,虽然画面看起来亮,但实际上除了高光,亮部的平均灰度在百分之五十左右,而暗部的反光更是在百分之八十到九十的灰度。这种产生亮的感觉的,实际上就是真实的感觉所带来的幻觉。
对真实的追求,让画家变得像一个魔术师,倾其所能其实很多时候都是为了骗过所有观众罢了。
三.关于高光余下的几个问题
上面已经解决了高光的位置、强度问题以及为什么会出现高光的大小变化问题,并且顺带提到了灰面的明度变化规律。
那么我们还有三个问题——高光的形状问题、高光的边缘以及高光的明度变化。
1.高光的走向
高光的形状也称之为高光的走向。正如封面图所画的四个球(如下),其中两个被连接了起来,连接的部分有一条狭长的高光,那么其实很容易理解,高光的形状和走向如果理性的考虑,就是相同朝向的高光面连接起来;如果感性一些的说,就是高光总是趋向于顺着转折边缘走。
2.高光的边缘
高光的边缘往往会体现物体的具体表皮材质,这里特意拿出来只是提个醒。
3.高光的明度变化
高光的明度变化涉及到两层意思,一方面是指高光本身会发生明度变化吗?答案是基本不会,高光本身已经是因为过于明亮的受光被挤压成一个平面,如此强的光恨不能用纯白色,又怎么可能自降明度;
那么会有什么东西导致高光发生明度变化呢,这个东西通常而言是两个:一个是层次对比,一个叫空气透视。
这里只是提出来,有因素会导致高光发生明度变化。至于这两个东西究竟是什么,以后再详解。
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我的第二篇专栏正式完成了。本篇因为牵扯到的概念和关系比较多而且复杂,因此可能看起来有一些混乱——我已经尽我所能把关系理清楚了。
能力有限,内容中实际上还有很多部分是留白的、模糊的,我个人无法解决的一些问题。但正应此本文才有讨论的价值,希望大家能助我填补这些空白。