Всё, что вы хотели знать о свете. Часть 1.
Художник Richard Yot поможет разобраться в основах освещения и том, как эффектно применить его в ваших работах.
На протяжении всего урока я буду пользоваться схемой, изображающей белый шар на белом листе, чтобы наглядно продемонстрировать, как свет ведет себя в разных повседневных ситуациях:
На этой схеме показан солнечный полдень. Главный источник света — солнце, а голубое небо — вторичный, обладающий совсем другими характеристиками. Кроме того, некоторые лучи света отражаются от белой основы и шара, образуя третичный источник света.
Солнце — маленький источник, дающий самый яркий белый свет, тени от которого будут резкими и тёмными. Вторичный источник — голубое небо — очень большой, поэтому тени от него будут мягкими и полностью компенсироваться прямым солнечным светом. Позже я более подробно объясню природу источников света и размеры теней, поэтому пока запомните: чем меньше источник света, тем резче будут тени от него.
Голубое небо не только излучает свет, но и придаёт свой оттенок всему, что находится на рисунке. Тень, отбрасываемая шаром, голубая, так как она освещена небом, а шар закрывает её от белых солнечных лучей. Части шара, не освещённые прямым солнечным светом, тоже голубого оттенка, так как тоже освещены голубым небом.
Наконец, свет, отражённый от шара и листа бумаги, также голубой (хотя лист и шар белые), так как это голубой свет неба, отражённый от белых объектов. Поверхности, находящиеся близко друг к другу, получают больше отражённого света, чем поверхности, отдалённые друг от друга, поэтому нижняя часть шара светлее, чем центр, так как она ближе к листу бумаги.
Самые тёмные области на схеме — это основание тени и граница между солнечным светом и тенью на мяче. Такая граница называется собственной тенью. Основание падающей тени очень тёмное, так как не освещается ни солнечным светом, ни светом с неба, ни отраженным светом. Дальняя часть тени светлее, потому что получает больше света от неба и отражённого света от шара.
Почему собственная тень — самая тёмная область шара?
Отчасти из-за эффекта контраста, так как, находясь так близко к самой освещенной стороне шара, эта область кажется темнее, отчасти потому, что она получает меньше отражённого от белого листа света. Поэтому, в отличие от остальной поверхности шара, освещенной либо прямым солнечным, либо отраженным светом, основной источник, освещающий её — небо. Собственная тень — это область между главным светом (солнцем) и рефлексом (светом, отражённым от белого листа).
Почему свет неба голубой?
Видимый свет состоит из крошечных частиц, называемых фотонами. Эти частицы имеют разную длину волны в зависимости от цвета: голубой свет состоит из частиц с меньшей длиной волны, чем красный.
Белый солнечный свет складывается из непрерывного спектра, который условно делится на 7 цветов радуги (с постепенно возрастающей длиной волны: фиолетовый, индиго, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный). Из слияния этих цветов и получается белый.
Однако когда свет проходит сквозь атмосферу земли, короткие волны рассеиваются. Наша атмосфера состоит из разнообразных газов, которые в свою очередь состоят из взвешенных молекул и атомов. Проходя сквозь атмосферу, фотоны сталкиваются с атомными частицами, отклоняясь и отскакивая в другом направлении. Короткие волны отражаются больше других, поэтому фотоны, рассеивающиеся во всех направлениях от таких столкновений, преимущественно голубые.
· В безоблачный день голубой свет, рассеянный в атмосфере, освещает все предметы вокруг нас.
Длинные волны света, такие как красные, проходят через атмосферу, не рассеиваясь. Вот почему закаты красные: солнце спускается ниже над горизонтом, поэтому солнечный свет проходит через более плотный слой воздуха. От этого большая часть голубого цвета полностью рассеивается, а оставшийся свет преимущественно красный.
· Солнечные лучи сияют красным на закате, так как более короткие голубые световые волны полностью рассеялись. * Однако заметьте, что рассеянный голубой свет отражается на востоке небосклона и окрашивает волны на переднем плане.
Благодаря фотонам, отражающимся в разных направлениях, атмосфера сияет голубым светом. Этот эффект хорошо заметен из космоса. Голубой свет достаточно сильный, чтобы освещать объекты, скрытые от прямых солнечных лучей, поэтому мы по-прежнему способны видеть, даже стоя в тени.
· Тени на этой фотографии имеют заметный голубой оттенок, так как они освещены небом.
Рефлексы
Когда лучи света сталкиваются с поверхностью объекта, они либо отражаются, либо поглощаются ею в зависимости от цвета самой поверхности. Белый объект будет одинаково отражать волны любой длины, а чёрный — поглощать все до единой. Если белый свет упадет на красную поверхность, она поглотит синие и зелёные волны, а красный свет отразится (для простоты я упоминаю только основные цвета вместо полного спектра).
Итак, если белый свет упадет на красную поверхность, то отраженные фотоны будут красными. Когда эти фотоны на своем пути столкнутся со следующей поверхностью, они окрасят её в красный цвет. Этот феномен называется излучением, и благодаря ему цвета смежных объектов будут влиять друг на друга.
· Свет, отраженный от жалюзи, проецирует цвет древесины на стену.
· Нижняя часть брюшка этой пчелы ярко окрашена красным светом, отраженным от лепестков мака.
Излучение — обычно едва заметный эффект, и потребуется очень много света, чтобы он стал очевиден. При мягком или тусклом освещении этот эффект может быть совсем не видим, а яркий свет, наоборот, может придать освещённым объектам множество дополнительных оттенков. Если свет отражается между двух объектов одного цвета, цвет освещенных участков станет очень насыщенным, так как отраженный свет усиливает существующий цвет поверхности, отчего он приобретает сильную яркость. Иногда этот феномен можно заметить при ярком дневном свете.
· Цвет древесины становится насыщеннее, так как солнечные лучи отражаются между этими деревянными дощечками, и свет того же цвета падает на них. В результате цвет света и поверхности соединяются, создавая сияющую насыщенную версию существующего цвета древесины.