走進光影的世界:  淺談光影的產生及特點

   對于變幻莫測的光影，的確比較難以捉摸，也許通過一個理想模型，可以讓問題變得簡單一些。這個模型就是放在一張足夠大的白紙上的圓球，我們設想這個模型就放在空氣潔凈的室外自然光下。

    此圖表現的是一個晴朗的下午，主要光源為太陽。同時藍天提供非常不同的第二個光源，一些光也正在白色卡片和白色球體之間相互反彈這是形成的第三個光源。最明亮的光自太陽并且是從一個小點散發的白色光,這使它投射的陰影非常銳利。第二個光源，藍天，是一個非常大的光源而且有非常軟的陰影（一些來自太陽的直接光線被遮蔽了）。以后，我們還會討論關于光源和陰影的更多細節，暫時記住，越小的光源陰影越為銳利。

　　來自藍天的光線投射有非常強烈的顏色，影響著場景中的一切。球體被藍色的天光所照明，所以它的投影是藍色的。球體屏蔽了來自太陽的白色光線，它自身未被陽光直接照到部分會呈現出天光的藍色色調。

    最后被反射在卡片和球體之間的光也主要是藍色的（即使卡片和球是白色的），兩個比較靠近的表面能夠比分別較遠的區域更多地接受這個反射光,因為球體的底部更加的接近白色卡片，所以球體的底部要比中部更亮圖。

    像中最暗的區域是靠近球體底部的投影和它自身受光部分與背光部分之間的區域。這個區域叫做“Terminator(明暗界限)” 。

　　為什么“明暗界限”是球體上最暗的區域？

　　因為球體部分有對比的效果，受光的面比較亮，而背光的面則相對較暗。但是背光面的一些部分也接受了卡片所反射的光線，而那些不能完全接受卡片所反射光線的背光面，則是球體最暗的區域。

    散射光是怎么來的？為什么偏藍？

    可見光是電磁波的一種，這些根據波長的不同，呈現不同的顏色。

    藍色的光是由波長較短，而紅色的光波長較長。本來來自太陽的可見光是各種波長的可見光組成的連續光譜，包括紅色，橙色，黃色，綠色，藍色，靛青和紫色等各種波長的光線，白光是由這些光波組合而成的。

    在地球表面的人是透過經空氣散射的太陽光來看天空的。在潔凈的、未受污染的大氣中，大部分的散射是空氣中的分子(主要是氧和氮分子)引起的，這些分子的大小比可見光的波長要小得多。根據光學理論，散射光強和波長的四次方成反比(Ｉ∝１／λ４)，在這種情況下，散射主要影響波長較短的光，也就是藍色光，所以天空本身呈現出藍色。太陽光直接穿透空氣，在散射過程中它失去許多藍色，所以太陽本身呈現出燦爛的黃色。

    在非常潔凈、未受污染的大氣中，落日的顏色特點鮮明。太陽是燦爛的黃色，同時鄰近的天空呈現出橙色和黃色。當落日緩緩地消失在地平線下面時，天空的顏色逐漸從橙色變為藍色。即使太陽消失以后，貼近地平線的云層仍會繼續反射著太陽的光芒。因為天空的藍色和云層反射的紅色太陽光融合在一起，所以較高天空中的薄云呈現出紅紫色。幾分鐘后，天空充滿了淡淡的藍色，它的顏色逐漸加深，向高空延展。但在一個高度工業化的區域，當污染物以微粒的形式懸浮在空中時，天空的顏色就截然不同了。圓圓的太陽呈現出桔紅色，同時天空一片暗紅。紅色明暗的不同反映著污染物的厚度。有時落日以后，兩邊的天空出現兩道寬寬的顏色，地平線附近是暗紅色的，而它的上方是暗藍色。當污染格外嚴重時，太陽看上去就像一只暗紅色的圓盤。甚至在它達到地平線之前，它的顏色就會逐漸褪去。
　　
    穿越大氣層，比直射時在空氣中走過的行程更長，從而使得大量的藍色光線在空氣中散失，只剩下而紅色光波會照射在較厚的云層上，形成絢麗的晚霞。

    光的反射

    當光線傳播到一個物體表面的時候，他要么被反射，要么被吸收。物體表面對不同波長光線的選擇性反射、吸收形成了物體的不同顏色。

    如：白色的表面會反射所有的波長，當白光傳播到一個紅色的表面時，紅色的波長會被反射，而其他光譜的波長會被吸收。所以如果白色的光傳播在紅色的表面上，這一個表面反射的光將會是紅色的。當這些光以它們的路徑傳播到下一個表面時，這個表面就會照射到紅色光。這種現象叫做“光輻射”。因此鄰近對象表面的顏色，將會彼此受到影響。

    光輻射通常是一種敏感的效果，當接受到大量的光線時，它會非常明顯。在溫和或者昏暗的光線下，它便非常弱，甚至不可見。如果光被在相同顏色之間的表面上反射，那么它會因為光線的加強而產生飽和的效果。顏色會發出鮮明的光，在晴朗的日光下就會看到這種效果。

    亮色調和暗色調(High key and low key)

    亮色調（High key）

    亮色調的圖像有著使人感到明亮和輕快的感覺，亮色調照明時通常會很溫和（但也不總是），并且細節一般會很弱。在自然界中，我們會在霧和雪中找到亮色調的照明。

    暗色調（Low key）

    暗色調的圖像包含有很少的自然光，通常和亮色調的圖像有著強烈的對比。暗色調照明通常被用在產生不穩定的氣氛中.最常用來對夜晚時間的設定。但是也會被應用到其他方面比如暴風雨或某些內部環境中。

    白平衡（White balance）

    通常我們每天遇到的光源都有投射的顏色，然而我們的大腦非常善于過濾掉這些。一個表面只要在光照下顏色模糊混合，我們的大腦便會認為它是白色的。甚至在強烈的顏色光照下，我們也有能力過濾顏色來了解信息。但膠片或圖像傳感器沒有這種色彩過濾的能力，所以，我們人眼覺得色彩沒有什么異常的白熾燈下的景物，在照片中會呈現昏黃色。

    調整“白平衡”的目的，就是讓相機模擬人眼的“色彩過濾”機制，使照片呈現的顏色和我們肉眼所感知的顏色近似。

    顏色投射的能力是否已使你吃了一驚，這是因為我們通常沒有察覺到鎢絲燈會有如此橘黃色的照明，盡管如此，我們的大腦還是會把它還原為第一個圖像。

    確定這種現象的一個非常容易的方法是站在室外觀察你的窗戶：下次當晚上時，你觀察窗戶你便會看見窗內有非常明亮的橘色光。我們只有在沒有光線直射的情況下才能看到表面的真實顏色。

    當我們站在開放的陰暗處會發生非常相似的情況，光在那里是非常藍的，我們察覺到光具有不確定性，當我們走到陰暗處后面，在日光下非常容易察覺到藍色的光投射。有很多類型的光照具有顏色的投射：如熒光燈有綠色的光照，街道的路燈有很深的橙色，傍晚地平線的落日會從黃色一直到深紅色……