灯光的艺术-做出优秀效果图的必备知识（2）

2010-08-06 20:44:40 作者：未知来源：互联网网友评论 0 条

很久以前看过这篇 tinyglobe写的自然光解读,令我受益良多, 令我的效果图飞速进展.

接下来，我们得聊聊主角——自然光。为读者理解本文内容方便，笔者把它定义为太阳光及其衍生光，太阳光的衍生光包括天空对太阳光的散射、漫反射，月亮光以及三者的在环境中的反射和折射，可能这样的定义有一点绕口，总而言之本文中所指的自然光都的最终来源都是太阳。

破晓
“日出江花红胜火”是白居易描写日出江面的一句词，这句词中的“江花”的解释一直都有争议。大部分人支持“江边的花”这一解释，但是我认为“江花”应该解释为“浪花”，且看下图(dawn.image1)。日出时，太阳“染红”了整个东方，太阳光斜射到海面，由于菲涅尔(Fresnel)效应造成强烈的反射，致使海面也呈现出热烈的红色。从某种意义上说，整个环境呈现出壮丽的红色比江边的小花泛红更能体现出日出的意境，所以我支持后一种观点。

注 : :
菲涅尔效应：根据菲涅尔公式，光的反射率可以用以下两个公式计算

当一束自然光照射到两种介质的界面上时，可分解为光矢量在入射面内的偏振光（P光）和光矢量与入射面垂直的偏振光（S光）。Rp 、Rs分别表示两种偏振光的反射率；如图dawn.image2所示，n1表示外介质的折射率，n2表示内介质的折射率；
i1表示入射角，i2表示折射角，i2折射角可以通过以下折射定律得到；

最终反射率是Rp 、Rs的平均值，通过以上公式的代换可知Rp 、Rs只和入射角i1有关。
（如果读者朋友对偏振光感兴趣，可以查阅相关资料。）
乍看之下，很难找出Rp 、Rs和i1的变化规律，笔者是maya用户，为描述这个规律完成了一个mel脚本(fresnelTest.mel)，在maya中输入fresnelTest [index]就能得到入射角i1从1变化到90所产生的结果。([index]是n2与n1的比值，水/空气的[index]大约是1.33，玻璃/空气的[index]大约是1.55，eg. 输入fresnelTest 1.55)
结果，随着i1的增加，Rp先变小再变大，i1 = arctg(n2/n1)时，Rp=0，达到最小值。
i1 = arctg(n2/n1)这个角被称做布儒斯特角，它在物理上有重要的意义，当光以布儒斯特角入射时反射光为线偏振光，折射光为部分偏振光，这里不再赘述。
另一方面，随着i1的增加，Rs单调增加，而Rp 、Rs的平均值也是单调增加的。
所以我们得出了最后的结论，随着入射光的入射角的增加，入射光的反射率也增加！