maya完美表现自然光【1】

咻咻神

介绍：
光的各种呈现状态的知识，是我们经常要涉及的。在我看来，这对于所有美术家都非常重要，可是在这方面，似乎仅能找到极少的详细资料。我读过数不清的数码艺术和传统艺术方面的书，在关于光的问题上，似乎都只是浅浅的触及。任何希望创造出实感表现的人都需要对光在物理世界中的行为方式有个好的理解。
我觉得罪首是那些三维方面的教科书，全部都是在重复让人厌倦的相同的老公式，并让初级艺术家们停留在对场景光创建的浅表认识上。结果就是数码艺术家总体上对光的错误认识和糟糕的使用。摄影师和画家非常需要对光的更好理解，因为光是所有美术的关键元素。没有对它的理解就很难达到真实感，就没有氛围。

因为在互联网上从来没有找到过任何关于光的详细文章，我就决定写这样一篇。绝大部分我所讲的都是从我自己的探究中得来的，所以可能有各种不正确的地方。也许内容很浅显得根本不需要解释，但至少对我来说确实不是这样的。因为这需要对周围世界的仔细观察，来领会究竟光在不同情况下的呈现方式是怎样的。
部分1：基本原理
全文中我都会使用到这个白球在白板上的图示来说明光在不同日常情况中的行为。

这里表现的是一个阳光明媚的午后。主要的光源是太阳，同时蓝天提供了具有另一种特性的第二光源。一些在球与白板间反弹的光提供了第三光源。
最明亮的光从太阳而来，这是从范围小的光源发射出来的白色光，它产生了边界清晰的阴影。第二光源是蓝天，它是一个范围非常大的光源，带来的结果是非常柔软的阴影（译：就是边界非常模糊）（一些情况下基本上全被太阳发出的直射光效果所掩盖了）。以后我会讲到关于光源和影子尺寸的更细致的内容，但是现在就请记住光源越狭小，阴影越坚硬（译：就是边界清晰）。
在这个场景里，来自蓝天的光给每个物体都投射上了很强的颜色。。球投下的影子是蓝色的因为它被蓝天照射了，而因为球背向太阳的一面被球自身遮掉了来自太阳的白光，球上没有被阳光直射的部分也显示出了蓝色调，这同样因为是被蓝天所照射。
最后，在板与球之间反射的光是明显偏蓝的（尽管板和球都是白色的），因为是蓝色的天空光被白色物体反射。相距较近的表面比相距较远的表面更能接收到这种被反射过来的光，所以球的底部要比球的侧部显得更亮，因为离白板更近。

图片中最暗的区域是投射阴影的深处和球上阴阳分界的地方：这个地方叫做明暗交界线。投射阴影的深处非常暗因为它不能接受到阳光，并且球还把它从天空光与反射光中掩盖了起来。投影的另一端显得较亮，因为它能接受到更多天光和球的反射光。
为什么明暗交界线是球上最暗的区域？
部分地是因为对比鲜明造成的，距离球上朝阳很亮的一端太近让它看上去更加的暗，，但是也因为它接受到白板的反射光更少。不同于球上的其余的接受到全阳光照或白板反光的部分，它的主要光源是蓝天。它是介于主光源（太阳）和漫反射光（白板的反光）之间的部分。
为什么天空的光是蓝色的？
可见光是由叫做光子的微小粒子构成的，这些粒子依光色有不同的波长：蓝光包含较短波长的光子，反过来红光是由较长波长的光子构成的。


太阳的白光是由连续频谱的色光组成的，一般地，分为彩虹中的几种颜色（由逐渐加长的波长构成：紫，青，蓝，绿，黄，橙，红）。这些颜色混合而成白色。
然而当阳光穿过地球大气时，较短波长的光被散射。我们的大气是由很多气体和原子、分子构成的，悬浮于其中。光子穿越大气时与这些微小粒子相撞，会将光子偏转到其它方向。较短波长的更容易被偏转，所以这些光子被碰撞散射到所有的方向，即明显地呈现出蓝色。

在一个没有云的白天，蓝色光被地球大气散射，照射到我们周围所有的物体上。
较长波长的光，比如红色，能够在大气中穿越更远而不被散射。这就是为什么日落是红色的：因为当太阳在天空的高度低时，阳光穿越更厚的大气层才到我们这里，很多蓝色光在散射中消耗了，剩下的光明显地呈现红色。

太阳光在夕日落时发红是因为短的蓝光波被散射消耗了。*要注意被散射了的蓝光在东面的天空反射回来并在朝向我们的浪上漫射。
在各个方向上反弹的蓝色光子造成了大气发蓝的效果，一个在太空清晰可见的效果。蓝色光足以照亮不在阳光直射下的区域，因此在开敞的荫蔽处你仍然能看到（蓝光色）。

照片中的影子带有强烈的蓝光色因为它们被蓝天照射。
光弹射
当光线射中一个表面就会被反弹或吸收，有表面的颜色决定（译：物体的颜色就是表面对可见光的作用特性）。一个白色的物体会平均地反射所有波长，反过来一个黑色的物体会吸收所有波7长。当白光射中一个红色表面，蓝和绿波长的光被吸收而红色光被反弹（为了简单在这里我只是用基本色说明，实际上是连续的频带）。
所以如果白色光射中一个红色的表面，折耳根表面反弹的光子即是红色光。当这些光子射中反弹路径中的下一个表面时，就会以红色光照亮它。这种现象叫做辐射，相邻物体的颜色就会因此呈现出相互影响的效果。


反射自百叶窗的光把木色投到墙上。

这只蜜蜂的后腹部被反射自红衬的红色光强烈地上色了。
辐射常常是一个细微的效果，它却对光的表现起到了很大的作用。在柔和或暗淡的光下，辐射可能不太明显，但是在明亮的光下它能给被影响到的物体添加很多颜色。如果光是在颜色相同的物体之间反射，辐射的反弹光会把现有下层表面的颜色加强，创造出非常饱和的色，使得颜色发艳－有时你能在明亮的日光下看到这种现象。

由于光在这些木百叶板之间反弹，相同颜色的反弹回照使木头的颜色被加强。结果是显色的光和下层表面共同创造出一个现有木色之上热烈饱和的色彩。
高调和低调
我们选择怎样去描绘一个场景是主观的并依赖于诠释的。绝大多数的情况会在明亮和阴暗之间有个平衡，这就产生一个平均或中度的灰色，这被我们认为是一般情况。
然而有一些情况是事物的自然规律趋向于明亮或黑暗中的一个极端，一如雾天或雪天，又如夜间。一个美术家可能会为了视觉冲击或传达特定的感受而选择去强化这类极端状态。
高调
高调的图景有着占统治地位的白色或着非常亮的色调，并趋于看上去明亮而轻快。高调光照常常是（但不永远是）柔和的，细节普遍低。自然中雾和雪中可以发现高调光照，这里即使是影子也因为大量的光在周围弹射而很浅淡。

这个照片中突出的简约由极少的色调创造出来：白色和一些暗灰色还有黑色。
低调
低调的图景因其的属性其中只有有很少的光照。对比常常高而光照很硬。低调光照能够创造一个非常阴郁的氛围并经常因此被使用。最典型的低调光照状态是夜间，但是也能在其它情况下找到它，比如暴风雨或在室内。

白平衡
我们日常状态下遇到的绝大多数的光源都有颜色，可是我们的大脑却很善于把这些（颜色）滤除。当三基色光模糊地混合在一起时，我们的大脑就吧理解成白色。即便是在有很强颜色的光照下，我们也有能力去过滤由我们的眼睛接收的信息，这使我们以相对的方式理解它们，而不是绝对的方式。
对此最典型的说明就是使用数码相机时打开了日光白平衡模式：这是一个会反映真实颜色的中性的设置。下面的例子，是我拍摄的以窗口作为光源的图片。光是间接地来自阴天的天空，是相对中性的。

在下一张照片里，我关上了窗帘并使用了一个标准家用的60瓦白炽灯泡作为我的光源：


也许这幅图里的颜色投射让你惊讶，因为我们并不趋于去察觉钨丝灯光是这样的亮黄色/橙色。我们的大脑会转换颜色以使它们和第一幅图相似，但是这一次是相机绘出了正确的照片。

从屋外看钨丝灯的照明就能显现它真正的颜色，此处它看上去是亮橙色。
当我们站在光非常蓝的开敞的阴影里，就发生很类似的情况。我们把光感知为中性的，但是如果我们退出去反观阳光下的阴影处，蓝色的投射会更加容易地被看到。有其它很多灯光投射强烈颜色的情况：荧光灯常常是绿色的，街道照明灯是很深的橙色，傍晚的日光由浅黄色逐渐变为深红色等等...

在开敞的阴影里我们把光感知为中性的，但退出阴影处它就会显现深蓝色。
3点照明，和它为什么很混蛋
三维教科书经常叙述经典的3点照明设置，并鼓励初学者们将它作为一种照明他们的场景的有效方式。它是起源于摄影照明的一个方式，并且它的一种好处是容易学和理解。它由在一侧的一个明亮主灯，在对侧的一个弱漫反射灯和用来给物体突出加亮边缘的在物体后面的后灯组成。
这种设置的最大问题是它是故意的，并不能反映真实。后灯的只是在当你想寻找一种特别的效果时才应该使用，因为它（的效果）太艺术化并凸显了。后灯很有效，但是它应该被鉴别地使用，而不是盲目的在所有的情况下应用。
3点照明简单制造出的光照类型在自然中不存在，因此它看起来假。它在太多的教科书里被教到这个事实，也给它了旧观念的意味，因此已变得让人厌倦和无趣。
总之它跌出摄影师和电影导演的心爱已经很久了，所以你会很难在产品摄影或主流电影中看到它。如果你想要照明一个环境或者一个物体，那么在照明中尝试一些你自己的创造性的想法将会好得多，并研究在自然中发生了什么，然后发明你自己的解决方案。
每个人都看到过那些依赖于公式化照明的摄影工作室标致的人像作品：他们看上去全都一模一样，因为摄影师每次都使用同样的照明。结果就是让人厌倦的死气沉沉的照片，如果你想要你自己的艺术作品并避免旧观念化和标致式，就忽视掉教科书的公式并独立思考。
我们看一个光源的方向会对我们对于它的知觉，对场景中的物体会怎样呈现产生深刻的影响。选择你的主光从哪个方向射来是你能做的最重要的决定之一，因为它会对一个场景怎样呈现，对你的图像传达的情绪产生巨大的影响。
前置光照：

这里的光源是直接位于观者视点的后面。它在闪光灯摄影中最常见到并且如果光源很硬它就常常是毫无吸引力的－－也有些例外的情况，在一些情况下柔和的前置光源会带来非常有吸引力的图像。
前置光照对显现形态或肌理的帮助很小，因为阴影基本上都在视线中隐掉了，结果它能使物体看起来平面化。然而正因为这个原因，柔和弥散的前置光照在一些主题下也可以非常让人喜欢，因为这个原因－－它能够帮助隐蔽掉皱纹和瑕疵，因此在人像和产品摄影中很常被用到。


强的前置光照有着突拍的样子：刺眼并非常没有吸引力。

软的前置光照掩盖了形态。

前置光照能使一个场景看起来很平面，因为它不善于显现形态和纹理。
侧光照：

侧光照对于展现形态和纹理是非常好的，给物体带来一种三维效果。影子很显著并且结果是对比会很强烈。侧光照被用来给比如墙这样的表面投上艺术性的影子，创造气氛。一般来说侧光照是有吸引力的并常常用在很多效果上：它是白天开始和结尾时出现的光照类型，在影片和摄影中同样常见。
使用侧光照潜在的缺点是图像上那些阴影中的区域会失去，而且它会显现皱纹一类的瑕疵。例如在人像摄影中它更多被用在男性上而不是女性上，因为它看起来很粗糙，特别是当影子的边缘不是柔和的。

侧光照能被用在很多效果上来显现形态和纹理。

这个墙的纹理被斜射向它的夕阳光显现出来。


这幅图像上贯穿投射的长影子给它以深度和维度的感觉。
后置光照：

后置光照就是观者在看向光源，物体被照亮的一侧背向我们并呈现出剪影或是漫射光带来的暗照明。它经常是一个高反差的情形，并常常看上去非常有氛围和艺术性。如果光源相对于我们的看物体的视线有一个微小的角度，就会有显示出他们的一个或多个边缘的光边，光越强这个边缘就越显著。
后置照明的场景常含有很多阴影，除非光源非常柔和。大多数时候的图像会是一个显著的暗上有一堆很艺术的光亮。这种情形下出现的边缘亮光对于在影子上体现形态非常有用。这种光照类型的另一个特征是它显现出透明、半透明和沿亮光边缘的微妙细节。这种光照类型对于给一幅图像带来艺术性是非常有效的。

后置光照能使甚至最普通的物体看起来动人。

它也是显示半透明的一种非常有效的方法。

剪影效果是后置照明场景的一般特征。

顶光照：

顶光照是一种有点不常见的情况，尽管在阴天的日光下常见。它也能在中午的阳光下、一些室内的和其它如舞台照明的情况下遇见。在柔光下它是一种展现形态的有效方式。在强光下它因隐蔽掉它们下方大部分形态的艺术性的投影而带来一种神秘的气氛：例如人位于在强光的正下方会在在眼睛位置产生黑洞，因为他们的眼窝全在阴影中。
以我所知顶光照很少被艺术家使用，然而那并不是说它不应该被使用。对于阴天的日光它是最现实的设定，以整个天空作为一个巨大的漫射光源。它也是更具有艺术氛围情形下的一种不常见的照明方案，事实上是它因能被用来创造一种不舒服的感觉而不常被见到。

从上方而来的柔和光是阴天天气的特征。

从正上方照明一个人物能给出一个忧愁而阴险的神色。它强调了骨骼的结构和眼窝的深度。
底光照：

如果从正上方照明很罕见，那么从正下方这么做就更不寻常了。在自然的情景下如果某个人站在营火上方，或者拿着火把时这可能会发生。反射的光也能从下方而来，例如从水面。它能给甚至最熟悉的东西明显地带来一种奇怪的外表，因为通常时候看到的明和暗会被颠倒（想象一个人用火把从下方照他的脸：影子会出现颠倒）。
再一次地，正是这种光照的罕见能被用来制造效果。我们本能地识别物体看起来并不正确了，这会被用来以操纵光照来创造特殊的心情，传达情感和回应。

底光照很罕见，但是能被用来制造不寻常的图像。

从下方照明一个人物制造出一个幽灵般的奇特神色，甚至眼睛里的高光也因为它们的位置而看起来奇怪。注意光的角度同时也强化了皮肤的纹理。将它与上一节的图片对比：同一张脸，只是灯被移动了，但是看起来彼此完全的不同。

本3D教程完。