漫射光源在CG 原画绘制中的运用

白雨（南京传媒学院）

一、什么是CG绘画

CG 是“Computer Graphics”的缩写，原意为“电脑图形图像”。CG 绘画即计算机数字绘画，其实就是用电脑绘制完成的绘画艺术，本质上是一种新的绘画工具，是21 世纪以来、第三次工业革命后逐渐发展壮大的新技术。CG 绘画的样式非常多，有拼贴、修图、综合材料等，可谓“无所不用其极”。CG 绘画中又可细分出插画、原画、漫画、游戏概念图等类别。在本文中我想要着重研究的类别是CG 原画。原画又叫“前期设定”，英文原意是“Visual Development”，字面翻译是“视觉发展”，也就是视觉传达设计。这种传达主要体现在影视作品（动画、游戏、真人电影）的前期设计阶段，包括角色设计、分镜、道具设计、色调设计、场景设计、光影设计等。

“原画”不同于其他类别的CG 绘画，由于“原画”服务的对象是动画、游戏或真人电影，因此，它对原画师绘画功底的要求较高，即角色、物体或场景需要塑造立体感、且造型能力强、画面需要有很强的真实感、构图有美感等等。简单来说，所有的东西都需要画“对”、需要绘制“正确”。如今，3D 动画和游戏在影视娱乐产业中占据越来越重要的比重，因而，在原画设定中，有两个技法是需要原画设计师掌握的，一个是塑造立体感，包括角色、道具和场景的立体感；一个是绘制出正确的光影。而在CG 绘画中，立体感的塑造以及光影都和漫射光有着分不开的关系。

二、漫射光及其特点

既然塑造立体感和绘制有真实感的光源都离不开漫射光，那么，什么是漫射光呢？漫射光在广义上是指当一束平行的光照射到粗糙的表面时，因物体表面凹凸不平，所以，射入的射线虽然互相平行，但由于各点的法线方向不一致，造成反射光线向不同的方向无规则地反射，这种反射称为“漫反射”，造成这个反射的光则称为“漫射光”。在美术领域中，漫射光简单说来，是指太阳光照射在云层上，由于云层的凹凸不平，导致光线被云层分散，光线在透过云层后照射在物体上的光叫作“漫射光”。漫射光有四个特点，这四个特点分别是：（1）柔和的投影；（2）接触面投影；（3）没有明显的明暗交界线；（4）物体本色的高度还原。只要在绘画过程中，展现出这几个特点，就可以很准确地表达出“漫射”的效果。

（一）柔和的投影

由于漫射光的光源被云层所分散，因此，光照射在物体上时，光的强度较弱，由此形成的物体投影的边缘也比较模糊、柔和。在表现漫射光下的投影时，投影的画法是从物体的底部开始慢慢向外由深到浅的渐变，物体的底部颜色较深，投影越往外扩散颜色越浅、越淡。还需要注意的一点是，漫射光的角度不是固定的，在下笔前需要首先判断漫射光的投射角度，根据不同的光线角度确定投影的位置。

（二）接触面投影

接触面投影是指物体和物体之间碰触时所产生的投影。在黑白灰关系中，接触面投影的灰度较深，这是因为在“接触面”上，由于接触的“面”光是照不进去的，因此，形成了相对很黑的一片区域。在实际绘制过程中，接触面投影常常会被描绘成一根细细的线，但这需要依具体情况而定，因为那毕竟是一个“面”，而不是一根线，因此，假如接触面积比较大，在绘制时，就得一个面来表现这部分的投影。

（三）没有明显的明暗交接线

与聚光下的物体所呈现出的明显的明暗交界线不同，漫射光下的物体的明暗交界线几乎是看不见的。这是由于光是从各个方向洒向物体的，因此，光是已一种柔和的方式洒下来的，而不是直射下来的。

（四）物体本色的高度还原

本色从字面意义上来说，可以理解为本来的颜色。在美术行业中，本色又可称作“固有色”，即物体在白色光源下呈现出来的色彩。这里的“白色光源”指的就是漫射光，在日常生活中，也就是阴天的光，因为阴天时天空中有厚厚的云层，才能形成漫射光。这种白色的光自身不带任何色彩，因此，照射在物体上时，才不会影响到物体本来的颜色。

如图1 中的这只小猪沐浴在漫射光下，光源方向为顶光，可以看到光是从头顶上方洒下来的，因此，越靠近光源的地方暗部越浅，反之越远离光源的地方投影的深度越深。在这张图中，我们也可以同时看到，“漫射光”常常出现运用在阴天的场景中，因为阴天云层较厚，从而可以实现“漫射光”的光源效果。因此，在下图中，图中的场景也是沐浴在“漫射光”中的。

图1 CG角色设定

三、用“漫射光”塑造立体感

运用“漫射光”的原理来塑造物体立体感是最为准确和快捷的CG 绘画上色方法。漫射光并不是唯一的光源种类，还有一种光源叫作“聚光”，那么，为什么不采用聚光灯照射的方法来给物体上色呢？

这其实是由聚光的光源特点所决定的。聚光与散光/漫射光相对，照射角度狭窄，是集聚于局部的光线。因此，假如用“聚光”作为主光源作画，会出现光影描绘不准确、缺少真实感的情况。

（一）聚光的特点

“聚光”和“漫射光”相反，它有以下几个特点：（1）清晰的投影。在聚光灯的照射下，物体的投影边缘较为清晰，投影颜色也较深。（2）明显的明暗交界线。聚光灯下的物体会呈现出明显的“明暗交接线”（“明暗交接线”实际上是指“明暗交接面”，而不只是“线”；“明暗交界线”依附于形体和光线产生，是由光线而确立的物体中的重色块。）照射的角度不同，明暗交界线的位置也不同。（3）难以辨别物体本色。阳光本身偏暖，并且在明暗交接处形成了清晰的明暗交界线，因此，很难在阳光下判断角色的准确颜色。也就是说，阳光改变了物体的一部分“本色”，使本色发生偏移，从而在上色阶段难以下笔。由于聚光照射下，物体难以呈现出本色，因此，在CG 绘画中，会首先假定漫射光为主光源，在漫射光的作用下，先完成物体立体感的塑造。

（二）CG 绘画中利用漫射光上色的步骤

第一步铺色。在已有的底稿上铺上一层底色，这个底色也是物体的第一层颜色，也是物体的“中间色”或“本色”。在铺色时，只需平铺一层颜色即可。

第二步确定明暗。到了这一步就可以开始根据光的位置来刻画初步的明暗关系了，需要注意的是，在Photoshop中选择颜色时，只挑选比本色深或浅的颜色进行立体感塑造，尽量避免选择与本色相差太大的颜色，否则，会导致在铺大关系的阶段，物体颜色“失色”的困境。

第三步强调光影。这一步主要服务于有强烈光线的情况下，所做出的强烈光影效果，如太阳光、聚光灯、夜光等。在Photoshop 中，我们并不需要“徒手”画出光影效果，因此，在这一步中，只需在原有的图层上新建一个图层，并将新的涂层模式调整为“叠加”即可。因为只有在“叠加”模式下，我们上色时可以改变原有物体颜色的深浅，但并不会改变或覆盖已有的立体感效果。所以，在处于叠加模式的图层上绘制时，只需要选择“取色器”中的黑/白色（即颜色的明度），这样选择便可以画出本色的深浅，而不影响物体的立体感（如图2、3）。

图2 CG白天室内场景

第四步阴影的温度。每种光源都有它自己的“温度”，阳光偏暖、夜光偏冷、白炽灯偏冷等等。所以，假如缺少了阴影的温度，或是没有在画面中体现出阴影的颜色偏向，会导致物体看上去死板、不真实。那我们应该怎样调整阴影的“温度”呢？

图3 CG夜晚室内场景

首先，在所有已绘制的图层上新建一个调整图层，调整图层的种类选择“色相/饱和度”，在此调整图层上，我们通过调整“色相”“饱和度”或“明度”来使物体阴影的颜色发生偏向，从而改变阴影的“温度”（由于“调整图层”的特点是只作用于它下方的图层，因此，每次在设置“调整图层”时，需要将此类图层放在所有图层的最上方）。有时，物体或角色是面向阳光、背向屋内的，因此，角色脸上的阴影较暖，而背面则较冷，这时，我们就可以用调整图层来绘制出冷暖对比，让画面和光影看上去更自然、更真实。

四、漫射光塑造不同质感

漫射光不仅可以更好地呈现出物体的立体感，也可以较好地展现出物体的质感。那么，什么是质感呢？

质感是指造型艺术形象在真实表现质地方面引起的审美感受。即每种物体都有特定、独有的材质，如玻璃、青铜、皮草、皮革、皮肤等，这些不同的物体/物质都有它特有的、特殊的材质，这就是质感。那怎样能够在漫射光的状态下，绘制出准确而又自然的质感呢？

首先，我们需要了解几种材质的分类。分别是粗糙、光滑、半透明和全透明四种。基本上所有的材质都可归纳进这四大类中。

（一）粗糙

当光源照射在此类质感的物体上时，由于物体表面比较粗糙，从而导致光源无法直接按原路反射，因此，光源会朝着不同的角度和方向反射回去。由此形成的材质感是没有反光的、比较平滑的光影效果。

（二）光滑

当光源照射在此类质感的物体上时，由于物体表面很光滑，因此，光源可以直接按原路（原方向）反射回去，并且当光源洒在物体周围的平面时，平面反射的光也会投射在物体上，从而在物体表面形成反光。由此形成的材质感是反光的、比较平滑的。

（三）半透明

当光源照射在此类质感的物体上时，由于物体是半透明的，因此，光源会穿过一部分物体的内部，可穿透的部分光线会抵达放置物体的平面，当光照射在平面后，又反射一部分光进入物体内部，这一系列过程便形成了物体的半透明质感。

（四）全透明

当光源照射在此类质感的物体上时，由于物体是全透明的，因此，光源会穿过物体的内部，接着光线会抵达放置物体的平面，当光照射在平面后，反射光又进入物体内部，这一系列过程便形成了物体的全透明质感。其次，当理解光和质感的关系后，我们应该怎样在CG 绘画中绘制出准确又自然的质感呢？

（1）平铺本色。首先，平铺一层物体的本色/固有色。（2）铺明暗。其次，绘制出物体的明暗和立体感。在绘制这一步时，需要暂时将光源拟定为漫射光，这样有利于立体感的塑造。（3）绘制质感。绘制质感是基于立体感之上的，没有立体感的质感基本等同于一幅失败的画作。绘制质感时，需要在Photoshop中新建一个“调整图层”，并将画笔颜色调整为黑白，用“黑白灰”在调整图层上，根据物体的质感特点作画，以达到绘制质感时不破坏物体立体感的目的。

五、漫射光在绘画中意义

综上所述，漫射光对美术创作者的帮助很大，那么，它的实际意义有以下几点：首先，在充分理解漫射光后，便给绘画中的光影设计多了一种选择，在大多数情况下，如果将漫射光运用在画面中，可以使画面的“情绪”产生变化，能够使观者“读”出图中“阴郁”的情绪，从而更好地展现作者想要表达的意图；其次，在实际的美术创作中，运用漫反射来上色可以提高绘画效率，即快速地绘制出正确的物体颜色和质感。