白熾燈照明原理(了解照明|照明原理和特性)

沒有光，我們的眼睛看不到物體，也無法分辨不同物體的形狀和材質(zhì)(物體屬性)。今天我們就來說說燈光的基礎(chǔ)知識和特點(diǎn)。

1什么是照明？

簡單來說，光是一種能量發(fā)射，光的傳播方式有很多種。在均勻介質(zhì)中，光沿直線傳播。

光從哪里來？

太陽，人造光，反彈光，天光，反射。

反射、折射和吸收

在理解這三個概念之前，我們需要簡單了解一下可見光譜?？梢姽庾V是人類視覺能感受到的光譜?？梢姽獾闹饕匀还庠词翘枺饕斯す庠词前谉胛矬w(如白熾燈)。同時，它是連續(xù)的。可見光由七種不同顏色的光組成，紅、橙、黃、綠、靛、藍(lán)、紫。

如圖，左邊加色三原色，也叫色光三原色。用于照明的RGB概念。

反射:當(dāng)光以相同的角度照射到相同的物質(zhì)上時，就會發(fā)生反射。

折射:當(dāng)光線既不被反射也不被吸收，而是穿過物質(zhì)。

吸收:如果物體呈現(xiàn)紅色，說明只有紅光被反射，其他顏色的光都被物體吸收。如果物體是黑色的，所有的光都會被吸收。

光的特性是什么？

強(qiáng)度/曝光

光源有多強(qiáng)，釋放的能量有多大。光的實(shí)際強(qiáng)度也取決于光源和物體之間的距離。

顏色/溫度

光源有色溫，溫度越高，色調(diào)越冷。

尺寸/焦距/距離

光源尺寸越小，陰影邊緣會越硬。光源尺寸越大，陰影邊緣越柔和。但如果光源的能量不變，那么它的尺寸越大，強(qiáng)度越低。隨著光源大小的變化，反射也會發(fā)生變化。當(dāng)光源拉開，強(qiáng)度提高，發(fā)現(xiàn)陰影還是硬的。因?yàn)檫@個物體的光源相對尺寸已經(jīng)變得很小了。

方向/形狀

物體上光線方向的最終結(jié)果不僅取決于光源的位置，還取決于模型和相機(jī)的位置。

5背后的數(shù)學(xué)原理

在3D空房間定義一個三點(diǎn)的三角形，同時添加一個攝像頭。相機(jī)前面有一個像素網(wǎng)格。每個小方框代表一個渲染像素。計算機(jī)只需要計算光線與相機(jī)相交的地方的光線。即進(jìn)入眼睛或相機(jī)的光線。其他看不到的會直接跳過。因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)世界中不可能計算出無限的光。這是將3D空中的對象渲染為2D光柵圖像空的基本概念。

到目前為止，基本的光線追跡算法并沒有完全考慮所有的反射光線，大部分只考慮直接光照。間接照明沒有充分考慮。因此，在許多軟件中，除了全局光照技術(shù)之外，還通過補(bǔ)光和光照(近似模擬)的方式來實(shí)現(xiàn)間接光照。

6種常見的燈

平行光

不需要立場，只需要方向。光源的指向性很強(qiáng)，一定量的光會反彈到物體的暗部。物體暗部朝上的面，包括投影，會是藍(lán)色或者紫色(受天空空)的影響。

廣電

場景中有一個坐標(biāo)(位置)。光源是放射狀的，向各個方向發(fā)光。距離將決定光線的強(qiáng)度。你可以看到地面的中間比邊緣更亮，因?yàn)樗拷庠础Ｈ缛嗽旃?、燭光、火焰等。光源下的投影邊緣有明顯的虛實(shí)衰減。

區(qū)域燈

它是一個表面發(fā)光的光源。包含坐標(biāo)和方向。它可以提供比點(diǎn)光源更平滑的衰減。面光源是散射光源。光源面積越大，陰影投射越柔和。

聚光燈

它具有內(nèi)錐角和外錐角。圓錐體內(nèi)部的所有東西都會被照亮。圓錐體之外沒有被照亮。光源離物體越近，陰影面積就會越大。通常用于模擬一些人工光源。如聚光燈、手電筒等。

7摘要

很多時候，攝影和燈光有著密切的關(guān)系，對學(xué)習(xí)攝影和了解燈光渲染也有很大的幫助。彼此有許多共同的概念，我們可以從中學(xué)習(xí)。

這次我們從現(xiàn)實(shí)和電腦兩個方面對燈光的原理有了初步的了解。通過有機(jī)地結(jié)合這些知識，我們可以在腦海中構(gòu)建一個軟件實(shí)現(xiàn)的基本框架。通過對燈光類型特征的基本了解，可以模擬真實(shí)或戲劇效果。

目前上述的內(nèi)容應(yīng)該能夠?yàn)榇蠹医獯鸪龃蠹覍τ诎谉霟舭l(fā)光原理（認(rèn)識燈光 | 燈光原理和特性）的疑惑了，所以如果大家還想要了解更多的知識內(nèi)容，也可以關(guān)注本站其他文章進(jìn)行了解哦。

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