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(物體屬性)。今天我們就來說說燈光的基礎知識和特點。

1什麽是照明？

簡單來說，光是一種能量發射，光的傳播方式有很多種。在均勻介質中，光沿直線傳播。

光從哪裏來？

太陽，人造光，反彈光，天光，反射。

3.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。可見光譜是人類視覺能感受到的光譜。可見光的主要自然光源是太陽，主要人工光源是白熾物體(如白熾燈)。同時，它是連續的。可見光由七種不同顏色的光組成，紅、橙、黃、綠、靛、藍、紫。

如圖，左邊加色三原色，也叫色光三原色。用於照明的RGB概念。

反射：當光以相同的角度照射到相同的物質上時，就會發生反射。

折射：當光線既不被反射也不被吸收，而是穿過物質。

吸收：如果物體呈現紅色，說明隻有紅光被反射，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。

光的特性是什麽？

強度/曝光

光源有多強，釋放的能量有多大。光的實際強度也取決於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，那麽它的尺寸越大，強度越低。隨著光源大小的變化，反射也會發生變化。當光源拉開，強度提高，發現陰影還是硬的。因為這個物體的光源相對尺寸已經變得很小了。

方向/形狀

物體上光線方向的最終結果不僅取決於光源的位置，還取決於模型和相機的位置。

5背後的數學原理

在3D空間定義一個有三個點的三角形，同時添加一個攝像頭。相機前麵有一個像素網格。每個小方框代表一個渲染像素。計算機隻需要計算光線與相機相交的地方的光線。即進入眼睛或相機的光線。其他看不到的會直接跳過。因為在現實世界中不可能計算出無限的光。這是將3D空間中的對象渲染到2D光柵圖像空間中的基本概念。

到目前為止，基本的光線追跡算法並沒有完全考慮所有的反射光線，大部分隻考慮直接光照。間接照明沒有充分考慮。因此，在許多軟件中，除了全局光照技術之外，還通過補光和光照(近似模擬)的方式來實現間接光照。

6種常見的燈

平行光

不需要立場，隻需要方向。光源的指向性很強，一定量的光會反彈到物體的暗部。物體黑暗部分的麵，包括投影，會是藍色或紫色(受天空影響)。

廣電

場景中有一個坐標(位置)。光源是放射狀的，向各個方向發光。距離將決定光線的強度。你可以看到地麵的中間比邊緣更亮，因為它更靠近光源。如人造光、燭光、火焰等。光源下的投影邊緣有明顯的虛實衰減。

區域燈

它是一個表麵發光的光源。包含坐標和方向。它可以提供比點光源更平滑的衰減。麵光源是散射光源。光源麵積越大，陰影投射越柔和。

聚光燈

它具有內錐角和外錐角。圓錐體內部的所有東西都會被照亮。圓錐體之外的任何東西都不會被照亮。光源離物體越近，陰影麵積就會越大。通常用於模擬一些人工光源。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係，對學習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，我們可以從中學習。

這次我們從現實和電腦兩個方麵對燈光的原理有了初步的了解。通過有機地結合這些知識，我們可以在腦海中構建一個軟件實現的基本框架。通過對燈光類型特征的基本了解，可以模擬真實或戲劇效果。

本文到此結束，希望對大家有所幫助呢。

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