對(duì)自然界中真實(shí)陰影和人們對(duì)陰影的心理感受進(jìn)行分析，從生理學(xué)和應(yīng)用技術(shù)兩方面對(duì)計(jì)算機(jī)三維視覺藝術(shù)中陰影應(yīng)用進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，提出陰影應(yīng)用對(duì)于三維視覺藝術(shù)作品表達(dá)效果的重要意義。
　　計(jì)算機(jī)三維視覺藝術(shù)是伴隨計(jì)算機(jī)三維軟件的發(fā)展而形成的一門新的設(shè)計(jì)藝術(shù)。在這種新興的設(shè)計(jì)藝術(shù)中，作品的藝術(shù)性很大一部分不是取決于作品中物體的建模，而是取決于作品中光影效果的應(yīng)用，其中，陰影較之于燈光則是易被忽略的部分。本文從心理學(xué)和三維軟件的應(yīng)用技術(shù)上闡述計(jì)算機(jī)三維視覺藝術(shù)中陰影的應(yīng)用。
　　1.自然界中陰影產(chǎn)生的原因
　　大家知道明暗和陰影產(chǎn)生的原因是由于光照，沿直線傳播的光被物體擋住，就會(huì)在光無發(fā)到達(dá)的區(qū)域形成陰影。簡(jiǎn)言之，陰影就是在光源的有效照射范圍內(nèi)，沒有被照射的部分形成的。同時(shí)，由于物體不同部位所照射光線的強(qiáng)弱不同，投射出的陰影也有不同級(jí)別亮度。因?yàn)楫?dāng)光源照射到物體上時(shí)，會(huì)增加照射區(qū)域的亮度，明暗對(duì)比之下就形成了所謂的陰影，陰影的形狀是由遮擋物體的外形決定的，陰影邊緣的“硬度”是由光源的屬性決定的。明白陰影形成的原理非常重要，它有助于在設(shè)計(jì)時(shí)正確設(shè)置光源的屬性，當(dāng)然，這也說明陰影要體現(xiàn)環(huán)境色的特點(diǎn)，而不是單純的黑色。
　　2.計(jì)算機(jī)三維視覺藝術(shù)中陰影的視覺功能
　　一般情況下，人們認(rèn)為陰影是一種模糊的受到限制的視覺，盡管物體會(huì)因?yàn)殛幱暗年P(guān)系變的部分不可知，但陰影也能表現(xiàn)非陰影部分不能表達(dá)的效果。
　　2.1定義空間關(guān)系
　　在很多場(chǎng)景中，陰影可以表現(xiàn)物體間的相對(duì)空間關(guān)系，使物體的擺放位置更具實(shí)際感。例如可以通過投射在地面上的陰影的形狀和大小來表現(xiàn)物體是否與地面接觸或者距離地面的距離。
　　2.2表現(xiàn)角度差別
　　在設(shè)置合理的條件下，陰影可以表現(xiàn)物體的不同角度。當(dāng)陰影投下物體一個(gè)清晰、尖銳的影象時(shí)，就可以把這個(gè)陰影看作是對(duì)物體本身的一種渲染。其目的在于從另一角度來表現(xiàn)物體本身的輪廓，讓觀賞者能夠?qū)⑽矬w本身的可見面和由陰影表現(xiàn)的輪廓面相結(jié)合，從而得到一個(gè)對(duì)物體更完整、更真實(shí)的認(rèn)知。
　　2.3增加畫面的構(gòu)成效果
　　陰影在畫面的整體構(gòu)成中可以起到很重要的作用。一個(gè)放置合理的斜影或其他陰影可以有效的分割畫面，從而增加畫面的層次感和變化感，否則，畫面就會(huì)變成單一的、連續(xù)的平面。同時(shí)，陰影可以將欣賞者的視線引導(dǎo)到畫面最突出的部分，也可以增加新的構(gòu)成元素來平衡畫面的視覺效果。
　　2.4增加對(duì)比度
　　陰影可以增加物體間的對(duì)比度，否則整體色調(diào)會(huì)顯得很單一。例如，在同色物體和背景之間，如果物體沒有陰影的話就很難劃分出明顯的層次，通過陰影的調(diào)節(jié)來增加前景和背景之間的對(duì)比，就能有效的增加場(chǎng)景的深度，并且有效的表現(xiàn)物體的輪廓。
　　2.5表現(xiàn)畫面外的空間
　　陰影還可以指示畫面外存在的物體。這些物體可以通過其投射在畫面內(nèi)的陰影來表現(xiàn)，這說明作品所表現(xiàn)的世界內(nèi)除了畫面上看到的那些外，還有其它許多內(nèi)容。這對(duì)于一些故事性的場(chǎng)景來說很重要。
　　2.6給人心理暗示
　　陰影可以營(yíng)造特殊的氣氛并給人以心理暗示。在場(chǎng)景中，大面積的陰影和強(qiáng)烈的明暗對(duì)比能產(chǎn)生很生動(dòng)的效果，給人以強(qiáng)烈的視覺沖擊力。例如一些具有恐怖、懸疑氛圍的場(chǎng)景中，場(chǎng)景中的大部分都隱藏在陰影之中，這對(duì)給觀賞者造成懸疑感和恐怖感很有效。
　　3.三維視覺藝術(shù)軟件中陰影的特點(diǎn)和應(yīng)用
　　3.1本影和半影
　　在陰影中，我們把中間顏色比較深的部分叫“本影”，邊緣顏色表較淡的部分叫“半影”。半影在CG中稱為Soft Shadow，這種陰影在生活中比較常見，但在三維軟件中一般只有線光源、面光源和體積光源才能產(chǎn)生。不過，使用Depth Map陰影也可以讓點(diǎn)光源模擬這種效果。真正的半影跟光線投射的距離有密切的關(guān)系。例如，觀察窗戶旁邊桌子或者椅子腿產(chǎn)生的陰影，會(huì)發(fā)現(xiàn)越靠近桌腿本身陰影越清晰，越遠(yuǎn)離桌腿陰影越模糊，這說明陰影也是有衰減的，了解這一點(diǎn)就能使作品更為真實(shí)可信。
　　3.2比較不同的光源類型產(chǎn)生的陰影
　　在三維軟件中，最常用的光源是Point、Spot、Directional和Area這四種。這幾種不同的光源對(duì)陰影有非常直接的影響。資深的三維視覺藝術(shù)家只要看看陰影就知道使用了哪些光源。其中，Point光源和Spot光源投射的陰影是一樣的，這和它們同屬于點(diǎn)光源有關(guān)，它們的區(qū)別僅僅在于照射范圍上；Directional光源投射的陰影，和上面的兩個(gè)光源投射的陰影相比除了顯得較小之外，變形也不大，這跟該光源射出的光線都是相互平行的有關(guān)，這種陰影效果很容易讓人聯(lián)想起陽(yáng)光，任何平行光源加上光線追蹤陰影都能夠很好的表現(xiàn)陽(yáng)光的效果。Area光源投射的陰影，和上面三個(gè)光源投射的陰影相比，最大的不同在于它產(chǎn)生了Soft Shadow，雖然陰影很模糊，但通常情況下會(huì)顯得更真實(shí)。
　　3.3真實(shí)的透明陰影
　　理論上講，透明物體不會(huì)阻擋光線，照射它的光源會(huì)完全穿過它，這樣的話是不會(huì)產(chǎn)生陰影的。但實(shí)際上，透明度是一個(gè)相對(duì)的概念，絕對(duì)透明的物質(zhì)在生活中很難遇到，例如，玻璃是透明的，但幾十塊玻璃疊在一起，透明的就會(huì)很差。同時(shí)，還存在折射現(xiàn)象，這會(huì)使穿過透明物體的光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使光線的能量產(chǎn)生相應(yīng)的變化。還有一點(diǎn)，就是厚薄的問題，一個(gè)物體厚度不同的部分有不同的透明度，其陰影當(dāng)然會(huì)也隨之發(fā)生了化。現(xiàn)在的三維軟件都提供了Depth Map陰影和Ray Trace陰影兩種形式。兩者相比，在速度上前者占優(yōu)勢(shì)，在質(zhì)量上后者占優(yōu)勢(shì)，但如果要產(chǎn)生透明陰影，那就必須使用Ray Trace陰影。有時(shí)應(yīng)避免一些不必要的陰影，重復(fù)的陰影會(huì)擾亂整個(gè)場(chǎng)景，或者使觀賞者的注意力吸引到產(chǎn)生不同方向陰影的各個(gè)光源上。
　　4.結(jié)語(yǔ)
　　在現(xiàn)實(shí)中有光就必定有影，在三維視覺藝術(shù)中陰影也十分重要，它可以表現(xiàn)深度、氣氛、環(huán)境等多種效果，令作品更具真實(shí)性�？傊�，陰影是三維視覺藝術(shù)的核心之一，無論從作品畫面的表現(xiàn)還是作品內(nèi)涵的傳達(dá)上都有舉足輕重的作用。
　　
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