漫射光源在CG 原畫繪制中的運用

白雨（南京傳媒學(xué)院）

一、什么是CG繪畫

CG 是“Computer Graphics”的縮寫，原意為“電腦圖形圖像”。CG 繪畫即計算機數(shù)字繪畫，其實就是用電腦繪制完成的繪畫藝術(shù)，本質(zhì)上是一種新的繪畫工具，是21 世紀(jì)以來、第三次工業(yè)革命后逐漸發(fā)展壯大的新技術(shù)。CG 繪畫的樣式非常多，有拼貼、修圖、綜合材料等，可謂“無所不用其極”。CG 繪畫中又可細(xì)分出插畫、原畫、漫畫、游戲概念圖等類別。在本文中我想要著重研究的類別是CG 原畫。原畫又叫“前期設(shè)定”，英文原意是“Visual Development”，字面翻譯是“視覺發(fā)展”，也就是視覺傳達(dá)設(shè)計。這種傳達(dá)主要體現(xiàn)在影視作品（動畫、游戲、真人電影）的前期設(shè)計階段，包括角色設(shè)計、分鏡、道具設(shè)計、色調(diào)設(shè)計、場景設(shè)計、光影設(shè)計等。

“原畫”不同于其他類別的CG 繪畫，由于“原畫”服務(wù)的對象是動畫、游戲或真人電影，因此，它對原畫師繪畫功底的要求較高，即角色、物體或場景需要塑造立體感、且造型能力強、畫面需要有很強的真實感、構(gòu)圖有美感等等。簡單來說，所有的東西都需要畫“對”、需要繪制“正確”。如今，3D 動畫和游戲在影視娛樂產(chǎn)業(yè)中占據(jù)越來越重要的比重，因而，在原畫設(shè)定中，有兩個技法是需要原畫設(shè)計師掌握的，一個是塑造立體感，包括角色、道具和場景的立體感；一個是繪制出正確的光影。而在CG 繪畫中，立體感的塑造以及光影都和漫射光有著分不開的關(guān)系。

二、漫射光及其特點

既然塑造立體感和繪制有真實感的光源都離不開漫射光，那么，什么是漫射光呢？漫射光在廣義上是指當(dāng)一束平行的光照射到粗糙的表面時，因物體表面凹凸不平，所以，射入的射線雖然互相平行，但由于各點的法線方向不一致，造成反射光線向不同的方向無規(guī)則地反射，這種反射稱為“漫反射”，造成這個反射的光則稱為“漫射光”。在美術(shù)領(lǐng)域中，漫射光簡單說來，是指太陽光照射在云層上，由于云層的凹凸不平，導(dǎo)致光線被云層分散，光線在透過云層后照射在物體上的光叫作“漫射光”。漫射光有四個特點，這四個特點分別是：（1）柔和的投影；（2）接觸面投影；（3）沒有明顯的明暗交界線；（4）物體本色的高度還原。只要在繪畫過程中，展現(xiàn)出這幾個特點，就可以很準(zhǔn)確地表達(dá)出“漫射”的效果。

（一）柔和的投影

由于漫射光的光源被云層所分散，因此，光照射在物體上時，光的強度較弱，由此形成的物體投影的邊緣也比較模糊、柔和。在表現(xiàn)漫射光下的投影時，投影的畫法是從物體的底部開始慢慢向外由深到淺的漸變，物體的底部顏色較深，投影越往外擴散顏色越淺、越淡。還需要注意的一點是，漫射光的角度不是固定的，在下筆前需要首先判斷漫射光的投射角度，根據(jù)不同的光線角度確定投影的位置。

（二）接觸面投影

接觸面投影是指物體和物體之間碰觸時所產(chǎn)生的投影。在黑白灰關(guān)系中，接觸面投影的灰度較深，這是因為在“接觸面”上，由于接觸的“面”光是照不進(jìn)去的，因此，形成了相對很黑的一片區(qū)域。在實際繪制過程中，接觸面投影常常會被描繪成一根細(xì)細(xì)的線，但這需要依具體情況而定，因為那畢竟是一個“面”，而不是一根線，因此，假如接觸面積比較大，在繪制時，就得一個面來表現(xiàn)這部分的投影。

（三）沒有明顯的明暗交接線

與聚光下的物體所呈現(xiàn)出的明顯的明暗交界線不同，漫射光下的物體的明暗交界線幾乎是看不見的。這是由于光是從各個方向灑向物體的，因此，光是已一種柔和的方式灑下來的，而不是直射下來的。

（四）物體本色的高度還原

本色從字面意義上來說，可以理解為本來的顏色。在美術(shù)行業(yè)中，本色又可稱作“固有色”，即物體在白色光源下呈現(xiàn)出來的色彩。這里的“白色光源”指的就是漫射光，在日常生活中，也就是陰天的光，因為陰天時天空中有厚厚的云層，才能形成漫射光。這種白色的光自身不帶任何色彩，因此，照射在物體上時，才不會影響到物體本來的顏色。

如圖1 中的這只小豬沐浴在漫射光下，光源方向為頂光，可以看到光是從頭頂上方灑下來的，因此，越靠近光源的地方暗部越淺，反之越遠(yuǎn)離光源的地方投影的深度越深。在這張圖中，我們也可以同時看到，“漫射光”常常出現(xiàn)運用在陰天的場景中，因為陰天云層較厚，從而可以實現(xiàn)“漫射光”的光源效果。因此，在下圖中，圖中的場景也是沐浴在“漫射光”中的。

圖1 CG角色設(shè)定

三、用“漫射光”塑造立體感

運用“漫射光”的原理來塑造物體立體感是最為準(zhǔn)確和快捷的CG 繪畫上色方法。漫射光并不是唯一的光源種類，還有一種光源叫作“聚光”，那么，為什么不采用聚光燈照射的方法來給物體上色呢？

這其實是由聚光的光源特點所決定的。聚光與散光/漫射光相對，照射角度狹窄，是集聚于局部的光線。因此，假如用“聚光”作為主光源作畫，會出現(xiàn)光影描繪不準(zhǔn)確、缺少真實感的情況。

（一）聚光的特點

“聚光”和“漫射光”相反，它有以下幾個特點：（1）清晰的投影。在聚光燈的照射下，物體的投影邊緣較為清晰，投影顏色也較深。（2）明顯的明暗交界線。聚光燈下的物體會呈現(xiàn)出明顯的“明暗交接線”（“明暗交接線”實際上是指“明暗交接面”，而不只是“線”；“明暗交界線”依附于形體和光線產(chǎn)生，是由光線而確立的物體中的重色塊。）照射的角度不同，明暗交界線的位置也不同。（3）難以辨別物體本色。陽光本身偏暖，并且在明暗交接處形成了清晰的明暗交界線，因此，很難在陽光下判斷角色的準(zhǔn)確顏色。也就是說，陽光改變了物體的一部分“本色”，使本色發(fā)生偏移，從而在上色階段難以下筆。由于聚光照射下，物體難以呈現(xiàn)出本色，因此，在CG 繪畫中，會首先假定漫射光為主光源，在漫射光的作用下，先完成物體立體感的塑造。

（二）CG 繪畫中利用漫射光上色的步驟

第一步鋪色。在已有的底稿上鋪上一層底色，這個底色也是物體的第一層顏色，也是物體的“中間色”或“本色”。在鋪色時，只需平鋪一層顏色即可。

第二步確定明暗。到了這一步就可以開始根據(jù)光的位置來刻畫初步的明暗關(guān)系了，需要注意的是，在Photoshop中選擇顏色時，只挑選比本色深或淺的顏色進(jìn)行立體感塑造，盡量避免選擇與本色相差太大的顏色，否則，會導(dǎo)致在鋪大關(guān)系的階段，物體顏色“失色”的困境。

第三步強調(diào)光影。這一步主要服務(wù)于有強烈光線的情況下，所做出的強烈光影效果，如太陽光、聚光燈、夜光等。在Photoshop 中，我們并不需要“徒手”畫出光影效果，因此，在這一步中，只需在原有的圖層上新建一個圖層，并將新的涂層模式調(diào)整為“疊加”即可。因為只有在“疊加”模式下，我們上色時可以改變原有物體顏色的深淺，但并不會改變或覆蓋已有的立體感效果。所以，在處于疊加模式的圖層上繪制時，只需要選擇“取色器”中的黑/白色（即顏色的明度），這樣選擇便可以畫出本色的深淺，而不影響物體的立體感（如圖2、3）。

圖2 CG白天室內(nèi)場景

第四步陰影的溫度。每種光源都有它自己的“溫度”，陽光偏暖、夜光偏冷、白熾燈偏冷等等。所以，假如缺少了陰影的溫度，或是沒有在畫面中體現(xiàn)出陰影的顏色偏向，會導(dǎo)致物體看上去死板、不真實。那我們應(yīng)該怎樣調(diào)整陰影的“溫度”呢？

圖3 CG夜晚室內(nèi)場景

首先，在所有已繪制的圖層上新建一個調(diào)整圖層，調(diào)整圖層的種類選擇“色相/飽和度”，在此調(diào)整圖層上，我們通過調(diào)整“色相”“飽和度”或“明度”來使物體陰影的顏色發(fā)生偏向，從而改變陰影的“溫度”（由于“調(diào)整圖層”的特點是只作用于它下方的圖層，因此，每次在設(shè)置“調(diào)整圖層”時，需要將此類圖層放在所有圖層的最上方）。有時，物體或角色是面向陽光、背向屋內(nèi)的，因此，角色臉上的陰影較暖，而背面則較冷，這時，我們就可以用調(diào)整圖層來繪制出冷暖對比，讓畫面和光影看上去更自然、更真實。

四、漫射光塑造不同質(zhì)感

漫射光不僅可以更好地呈現(xiàn)出物體的立體感，也可以較好地展現(xiàn)出物體的質(zhì)感。那么，什么是質(zhì)感呢？

質(zhì)感是指造型藝術(shù)形象在真實表現(xiàn)質(zhì)地方面引起的審美感受。即每種物體都有特定、獨有的材質(zhì)，如玻璃、青銅、皮草、皮革、皮膚等，這些不同的物體/物質(zhì)都有它特有的、特殊的材質(zhì)，這就是質(zhì)感。那怎樣能夠在漫射光的狀態(tài)下，繪制出準(zhǔn)確而又自然的質(zhì)感呢？

首先，我們需要了解幾種材質(zhì)的分類。分別是粗糙、光滑、半透明和全透明四種?；旧纤械牟馁|(zhì)都可歸納進(jìn)這四大類中。

（一）粗糙

當(dāng)光源照射在此類質(zhì)感的物體上時，由于物體表面比較粗糙，從而導(dǎo)致光源無法直接按原路反射，因此，光源會朝著不同的角度和方向反射回去。由此形成的材質(zhì)感是沒有反光的、比較平滑的光影效果。

（二）光滑

當(dāng)光源照射在此類質(zhì)感的物體上時，由于物體表面很光滑，因此，光源可以直接按原路（原方向）反射回去，并且當(dāng)光源灑在物體周圍的平面時，平面反射的光也會投射在物體上，從而在物體表面形成反光。由此形成的材質(zhì)感是反光的、比較平滑的。

（三）半透明

當(dāng)光源照射在此類質(zhì)感的物體上時，由于物體是半透明的，因此，光源會穿過一部分物體的內(nèi)部，可穿透的部分光線會抵達(dá)放置物體的平面，當(dāng)光照射在平面后，又反射一部分光進(jìn)入物體內(nèi)部，這一系列過程便形成了物體的半透明質(zhì)感。

（四）全透明

當(dāng)光源照射在此類質(zhì)感的物體上時，由于物體是全透明的，因此，光源會穿過物體的內(nèi)部，接著光線會抵達(dá)放置物體的平面，當(dāng)光照射在平面后，反射光又進(jìn)入物體內(nèi)部，這一系列過程便形成了物體的全透明質(zhì)感。其次，當(dāng)理解光和質(zhì)感的關(guān)系后，我們應(yīng)該怎樣在CG 繪畫中繪制出準(zhǔn)確又自然的質(zhì)感呢？

（1）平鋪本色。首先，平鋪一層物體的本色/固有色。（2）鋪明暗。其次，繪制出物體的明暗和立體感。在繪制這一步時，需要暫時將光源擬定為漫射光，這樣有利于立體感的塑造。（3）繪制質(zhì)感。繪制質(zhì)感是基于立體感之上的，沒有立體感的質(zhì)感基本等同于一幅失敗的畫作。繪制質(zhì)感時，需要在Photoshop中新建一個“調(diào)整圖層”，并將畫筆顏色調(diào)整為黑白，用“黑白灰”在調(diào)整圖層上，根據(jù)物體的質(zhì)感特點作畫，以達(dá)到繪制質(zhì)感時不破壞物體立體感的目的。

五、漫射光在繪畫中意義

綜上所述，漫射光對美術(shù)創(chuàng)作者的幫助很大，那么，它的實際意義有以下幾點：首先，在充分理解漫射光后，便給繪畫中的光影設(shè)計多了一種選擇，在大多數(shù)情況下，如果將漫射光運用在畫面中，可以使畫面的“情緒”產(chǎn)生變化，能夠使觀者“讀”出圖中“陰郁”的情緒，從而更好地展現(xiàn)作者想要表達(dá)的意圖；其次，在實際的美術(shù)創(chuàng)作中，運用漫反射來上色可以提高繪畫效率，即快速地繪制出正確的物體顏色和質(zhì)感。