5.1 灯光色彩与视觉
视觉成像
灯光与物体的反应:吸收,反射和折射
色彩:光照到物体上,物体吸收其他光源色,只反射该颜色光,所以物体
表面呈现该颜色
视觉:该颜色光进入人眼刺激感光细胞,并在视网膜上形成影像.
ABSORBTION
一、基础灯光
1.环境光（Ambient Light）
照亮整个场景的常规光线.具有均匀的强度的浸反射光线,亮度一般低于主光.比如阴天,太阳
被云层挡住了,但太阳光会在大气中经过无数次的反射和折射形成的光线映入眼带,仿佛是天空照亮
了我们.
游戏中通常使用CUBEMAP贴图模拟环境光.
TOP
RIGHT
BOTTOM
2.平行光（Directional Light）
类似于自然界中太阳光,能够影响场景的所有物体,其光线互相平行且无衰减,没有真正的光源
坐标,位置不会影响其光照效果.
DIRECTION ONLY
3.点光源（Point Light）
类似灯泡的照明效果,光源向四周发射光线,强度随光源的距离逐渐减小,
RANGE
4.聚光灯（Spot Light）
类似于手电筒,路灯等照明效果,光源按照一个锥形的范围发射光线,适合强调特定的方向或位
ANGLE
5.区域（片）光源（Area Light）
光在所有方向均匀地穿过它们的表面积,但只从矩形的一侧发出,产生带有柔和阴影的漫反射光.
仅支持烘焙渲染,模拟例如从窗户照射到房间的室外环境漫反射光线.
RANGE
RANGE
6.自发光（Emissive Materials）
类似于霓虹灯,在物体表面发射漫反射光线,只影响静态物体
二、反射与阴影
1.镜面反射
反射:
光照射到两种不同介质的分界线上,一部分光改变方向返回原介质的现象叫做
光的反射
镜面反射:一束平行光投射到光滑表面的物体时,这束平行光的反射光线也是平行的,
这种反射叫做镜面反射.镜面反射遵循光线反射定律,即入射角与反射角相同.
镜面反射
2.漫反射
漫反射是光束投射到微观上具有粗糙表面的的物体,使光线向四面八方进行反射形成
柔光的一种现象.
在微观水平上,每条光线都符合光线反射定律,只是在物体宏观表面上观察,光束的
反射角度具有多样性.反射后的光线会继续在其他物体表面反射,直至完全吸收.
3.阴影
光线被不透明物体遮挡而产生的黑暗范围.阴影可人为分为直接光阴影和浸反射阴影(环境光遮蔽)
引用一个弹幕的解释;将光线比作子弹.南瓜比作指体,当只有直接光时,因为南瓜遮挡,明影区磁不会受到子弹攻击,当只有漫反
射光照时,离地面和南瓜交界处越近越不易要到子弹攻击;也就意味着越痛近交界处接收到的光线越弱,阴影也就越暗.
激活WINDOWS
预别"设置"以激活WINDOWS.
箱狠_MAY B
阴影软硬
硬阴影:强化剪影关系,体现结构,增加空间感
软阴影:抹去细节,使画面表现柔和,适合女人小孩.
S WINDOWS
以激活 WINDOWS.
4.环境光遮蔽（AO）
在实际光照中,连续的漫反射将光线扩散到空间的各个角落,照亮整个空间,其中物体向相交或靠近的地
方的漫反射光线会被遮挡,导致这些地方接收的光线少,形成了环境光遮蔽.
在游戏光照中,通过全局光照来模拟光线在空间中连续的漫反射,但考虑到引擎对光线的反弹次数的限制,
物体相交或最近地方的阴影达不到真实的效果,于是需要单独计算该区域的环境光速敲来模拟漫反射阴影,以
达到更真实的视觉效果.
激活WINDOWS
转到"设置"以激活WINDOWS.
环境光遮蔽(AO)原理
通过表面上一点朝所有方向发出半球射线,然后检查它们与其他对象的交叉来计算环境光遮蔽.
到达背景或天空的光线会增加表面的亮度,而穿过其他对象的光线也就是说附近有其他对象不会增加
亮度.
V(P,W)
D
环境光遮蔽
(AO)应用
1.烘焙到纹理贴图:
获得模型自身阴影贴图.相邻模型之间不
会产生环境光遮蔽.
2.烘焙到光照贴图:
可以计算模型自身和模型与模型之间的环
境光遮蔽.缺点是光照贴图像素太低,小细节不会
被烘焙到光照贴图上,因此在常规项目中通常两种
方式一起使用,最大程度的还原现实世界效果.
三、光照与色彩
1.色温介绍
色温是照明光学中用于定义光源颜色的一个物理量.即把黑休加热到一个温度,其发射的光的颜
色与某个光涨所发射的光的颜色相问时,这个思体加热的温度称之为该光源的颜色温度,简称色温.
其单位用"K"(开尔文温度单位)表示.
60008000 1000K
1000
4000
5000
2000
2.色温应用
瓦里热线的请空(10.000)
10,000
霜
9.000
色温应用
A,000
7,000
多靠的大空(0,500)
色温表(K)
4,000
艺日需(5.500)
5,000
月出时的月亮(4.000)
烧红的铁和黄色火焰因为温度不同表现出的颜色变化,符合色温的规
早上(500)
雷怡润(3,000)
[出/口落(2.500)
揭光(1,800)
.000
思考:
1.蓝色火焰的颜色变化与色温表的颜色变化相反,为什么?
2.在认知中,红黄色被认为是暖色,蓝色一般认为是冷色,色温表的颜
色变化与认知不相符,为什么?
3.光源的色温表现
COMPARING UNKNOWN FLAME 10
光源的色温表现
FLAME COLORS
KNOWN FLA
现实中火焰温度最高的氧块焰,温度也才3600K左右,所以我们见到的火焰的黑体辐射颜
色都是黄色,而各种火焰实际呈现的颜色主要是由分子或原子的电子辐射跃迁决定的,与色温无
NA
BA
UNKNOWN
太阳表面温度也才5770K,黑体辐射颜色为白色,黑体辐射颜色想变成蓝色.需要达到
FLAME IS
10000K以上的温度,这种现象在一些恒星上才可以达到,日常生活中不可能实现,这也是为什
CU
222
么人们主观上认为红黄为暖色调.
金属的焰色反应表现出的颜色变化,不符合色温定律
结论:
1.固体加热产生的颜色变化符合色温规律
2.日常生活中见不到黑体辐射为蓝色的情况
3.气体燃烧的颜色变化不符合色温定律,具体结果视情况而定.
金属加热产生的颜色变化符合色温定往
4.光照对明度/饱和度的影响
光照对明度/饱和度的影响
1.物体吸收其他光原色,只反射某一种光原色
2.光照射到两种不同介质的分界线时,一部分光线改变方向返回原
来的介质
黑色球体吸收所有光原色,但超过上限反射白光,又因
球体表面接收光照量不同,明度和饱和度呈现山渐变效果.
物体表面颜色:直接反射光(白光)+物体吸收后反射光原色(固定值)
结论:
超过上限的光的所有光原色都会反射,与没超过上限反射的
光色混合,使物体表面的颜色呈现明度上升,饱和度降低的现象.
彩灯内部光源为白色,白光透过有色玻璃反射出有色光,因
各个部位核收光线不同,呈现出从彩灯表面颜色明度和饱和度的变化,
其中中问部位接收白光过多,仅少量被吸收,视觉上呈现白色,彩灯
颜色变化与色温无关
5.光照对色相的影响
(光影色彩理论)中解释了台球和墙体表面由黄到红的色相变化符合色温定律,但根据色温定律.
白色光照射在黑色的球体上无法在球体表面产生出白一蓝或者白一黄的颜色变化.
个人解释:
台球场景中的光源为黄色,使红色台球表面混合了光原色
室内场景中远离光源的墙面更多的混合了室内家具反射的红色漫反射光线
结论:
白光照射在物体上不会带来物体表面色相的变化,即白光照射下物体表面色相不变
15
6.天空色彩原理
BILIBILI
霜狼_MAY
天空色彩原理
阳光经过大气层,与大气分子接触发生反射,光波短的光接触更多的大气分子,
但因为大气中臭氧层隔绝了大部分的紫外线,又因为人眼对紫色光不敏感,所以天空主
要为蓝色.早上和傍晚时分人眼与太阳之间的大气距离远,光波短的蓝色光被隔绝无法
到达人眼,所以天空主要呈现光波较长的红色和黄色光;其中一天中太阳颜色由红,黄
白-黄-红的变化也与大气厚度有关.
VIOLET
RED
400
WAVELENGTH(NANOMETRES)
700
INTERACTIONS:84
TNTERACTIONS:59
7.光照与色彩的应用
1.光源为固态时颜色变化符合色温定律
2.根据明度,饱利度变化对场景中补光光源颜色的进行选择
水晶为固体,符合色温定律,颜色呈现由黄到
红过度;
洞穴主光源为洞穴外的漫反射光线,光线色相
不会发生变化,仅改变明度和饱和度.出口的光源颜
色为淡蓝色,对洞穴内部进行补光时应选择亮度低,
饱和度高的深蓝色.
四、视觉与色彩
1.视觉的色彩补偿
.视觉残像
外部颜色刺激视网膜该颜色感光细胞兴奋,其互补色感光细胞抑制;由于视觉的疲劳,当刺激停止时,
该补色的感光细胞开始活跃,于是视觉中产生了原来色的补色.
ON THIS SPOT
- IST APRIL 1780-
NOTHING HAPPENED.
PS模拟视觉残像效果:贴图反相乘或(正片叠底)灰度图
2.同时性效果:
两种互补色颜色相邻的部分,互补色的对比现象会更加明显,当视网膜上某一部分发生光刺激反应时,会引起
邻近部位的对立反应,在该色周围加强补色的感觉.由于任何颜色总是与其周围的颜色共存,因此现实中几乎每种
颜色都处于同时性色彩效果中.
背景鱼并色(15%选明蒸)
航号色
背景色(杰色所抚度值一软,维免是响)
模拟前景色视觉效果:前景色+背景色补色(反相)*透明度
2.视觉的色彩补偿
互补色平衡理论:
视觉残像的现象和同时性的效果,两者都表明了一个值得注意的生理上的事实,即视
力需要有相应的补色来对任何特定的色彩进行平衡,如果这种补色没有出现,视力会自动
地产生这种补色.
互补色的规则是色彩和谐布局的基础,遵守这种规则便会在视觉中建立精确的平衡.
B山山
