光与材质的艺术(2) 就目前的情况来说，衡量一个渲染程序里的光源是否具有“智能”，不是看它的光源类型有多么丰富，或者说，已经与直接照明没有什么关系了（所有的渲染程序都能很好的解决直接照明的问题），而是与光源的间接照明有密切的关系。无论是天空光还是全局照明，或者是Caustic特效，都不是光源直接照射到物体上产生的效果，它们是光线的Diffu-se、Radiosity、Reflection和Refraction产生的结果，产生这些结果的自动化程度越高，即不需借助任何辅助光源，我们就可以把该渲染程序的光源看成是有“智能”的。需要注意的是，并不是说不能自动产生间接照明效果的渲染程序就是低级的。我们依然可以使用辅助光源来模拟那些间接照明的效果，作为渲染的图像来说，我们关心的仍然是图像所显示的效果，而不是产生结果的方法，所谓条条大路通罗马，目的才是最重要的。我们不要迷失其中。（说明：天空光是一种很特殊的光源。准确的说天空光不应该称为光源，它是由于大气漫反射太阳光形成的，所以，它也可以看成是太阳光的间接照明。） 材质的真相 材质是什么？简单的说就是物体看起来是什么质地。材质可以看成是材料和质感的结合。在渲染程序中，它是表面各可视属性的结合，这些可视属性是指表面的色彩、纹理、光滑度、透明度、反射率、折射率、发光度等。正是有了这些属性，才能让我们识别三维中的模型是什么做成的，也正是有了这些属性，我们计算机三维的虚拟世界才会和真实世界一样缤纷多彩。 这就是材质的真相吗？答案是否定的。不要奇怪，我们必须仔细分析产生不同材质的原因，才能让我们更好的把握质感。那么，材质的真相到底是什么呢？仍然是光，离开光材质是无法体现的。举例来说，借助夜晚微弱的天空光，我们往往很难分辨物体的材质，而在正常的照明条件下，则很容易分辨。另外，在彩色光源的照射下，我们也很难分辨物体表面的颜色，在白色光源的照射下则很容易。这种情况表明了物体的材质与光的微妙关系。下面，我们将具体分析两者间的相互作用。 色彩（包括纹理） 色彩是光的一种特性，我们通常看到的色彩是光作用于眼睛的结果。但光线照射到物体上的时候，物体会吸收一些光色，同时也会漫反射一些光色，这些漫反射出来的光色到达我们的的眼睛之后，就决定物体看起来是什么颜色，这种颜色在绘画中称为“固有色”。这些被漫反射出来的光色除了会影响我们的视觉之外，还会影响它周围的物体，这就是光能传递。当然，影响的范围不会像我们的视觉范围那么大，它要遵循光能衰减的原理。另外，有很多资料把Radiosity翻译成“热辐射”，其实这也蛮贴切的，因为物体在反射光色的时候，光色就是以辐射的形式发散出去的，所以，它周围的物体才会出现“染色”现象。 光滑与反射 一个物体是否有光滑的表面，往往不需要用手去触摸，视觉就会告诉我们结果。因为光滑的物体，总会出现明显的高光，比如玻璃、瓷器、金属………而没有明显高光的物体，通常都是比较粗糙的，比如砖头、瓦片、泥土………这种差异在自然界无处不在，但它是怎么产生的呢？依然是光线的反射作用，但和上面“固有色”的漫反射方式不同，光滑的物体有一种类似“镜子”的效果，在物体的表面还没有光滑到可以镜像反射出周围的物体的时候，它对光源的位置和颜色是非常敏感的。所以，光滑的物体表面只“镜射”出光源，这就是物体表面的高光区，它的颜色是由照射它的光源颜色决定的（金属除外），随着物体表面光滑度的提高，对光源的反射会越来越清晰，这就是在三维材质编辑中，越是光滑的物体高光范围越小，强度越高。当高光的清晰程度已经接近光源本身后，物体表面通常就要呈现出另一种面貌了，这就是Reflection材质产生的原因，也是古人磨铜为镜的原理。但必须注意的是，不是任何材质都可以在不断的“磨练”中提高自己的光滑程度。比如我们很清楚瓦片是不可能磨成镜的，为什么呢？原因是瓦片是很粗糙的，这个粗糙不单指它的外观，也指它内部的微观结构。瓦片质地粗糙里面充满了气孔，无论怎样磨它，也只能使它的表面看起来整齐，而不能填补这些气孔，所以无法成镜。我们在编辑材质的时候，一定不能忽视材质光滑度的上限，有很多初学者作品中的物体看起来都像是塑料做的就是这个原因。 透明与折射 自然界的大多数物体通常会遮挡光线，当光线可以自由的穿过物体时，这个物体肯定就是透明的。这里所指的“穿过”，不单指光源的光线穿过透明物体，还指透明物体背后的物体反射出来的光线也要再次穿过透明物体，这样使我们可以看见透明物体背后的东西。由于透明物体的密度不同，光线射入后会发生偏转现象，这就是折射。比如插进水里的筷子，看起来就是弯的。不同的透明物质其折射率也不一样，即使同一种透明的物质，温度的不同也会影响其折射率，比如当我们穿过火焰上方的热空气观察对面的景象，会发现有明显的扭曲现象。这就是因为温度改变了空气的密度，不同的密度产生了不同的折射率。正确的使用折射率是真实再现透明物体的重要手段。
