第八章 直接反射

直接反射,或者镜面反射,是与镜面相关的一种对光的反射:照射到的物体表面上的光束以相同的角度反射回原来的介质,并形成可以辨认的映像。直接反射在许多不同的表面上都有发生,镜子只不过是最明显的一种。有些表面表现出一定程度的直接反射,而有些表现出的则是漫反射和直接反射的结合。

相比自然的物体,在人工制品的表面上发生直接反射的概率要大很多。这辆汽车闪亮的镀铬金属车身上有多处镜面高光。

表面特性

直接反射最常见于金属、玻璃、水和其他覆盖了某种油、蜡或水分(包括人的皮肤)的表面上。

相对来说,在自然物的表面上,能发生强烈反光和极其罕见:大多数自然物,如岩石和木头,它们的表面都是不能反光的,不过液体倒是一个极端的例外。许多的有机物体的表面,如皮肤和树叶的表面,常常覆盖着一层蜡或水分,使它们具有了反光的特性。

从抛光的金属的塑料,人工制造的材料通常都是具有反光性的,而其他的一些制品的表面则常常因为镀有蜡、树脂或釉料等有反光特性的涂层,便也能够反光了。有时,具有反光性的材料,如车身上的金属,这么一来,就有了两层能够反光的表面。由于每种材料的反光特性各不相同,就出现了两种反光的状态;一种微弱、模糊,一种耀眼、清晰。

除了水面,在自然环境中是很难找到大面积反光表面的——包括汽车和建筑物在内,大面积的反光表面几乎全是人造的。隔着一段距离,自然物的镜面反光很难被察觉,走到近处你才能看到,比如,树叶的光泽。在城市里,像摩天大楼这样的大面积反光表面反射的光线,在很远的地方就能看见。

所有的高光都是实际存在的光源的反光,所以一个表面上的高光取决于照射着它的光源形状、性质和数量,理解这点十分重要。不要不考虑光源,就随着在表面上添加高光——吧光亮表面上的高光过分简单的处理成圆形而不考虑与光源的反射关系,是绘图中易犯得最大错误之一。不要随意的在表面上添加高光,应该把高光当作光源的实际反射来对待。

这是一种典型的反光材料,反光特性从强烈、明亮到柔和、模糊不等。
如果你仔细观察中间反光最强烈的球体,你可以清楚的看到尾这个房间照明的光源。左边反光较弱些的球体表面上,仍然可以看见相同光源的影响。再来观察右边表面比较复杂的球体,虽然它反射的也是相同的光源,但是由于它表面的沟槽形成了很多的边缘,这些边缘上都反射着光源,投影就成倍的增加了。

有光泽的表面

在大多数的情况下,有光泽的表面的反光性决定了只有最亮的物体才能在其表面形成可辨的反光,所以,很多时候只有光源能留下反光,而环境中的其他物体则因亮度不够而没能反映在表面上。请观察下图中的两个球体;可以很清楚的看到,两个球面上的反光只在强度和清晰度上有所差异,只有最亮的物体,比如灯,在左边的球面上留下了反光,而它相对粗糙的表面还使得这仅有的反光变得模糊不清。但请不要将这种表面的粗造成的模糊与漫反射混淆——漫反射的散射过程是发生在分子层面的,是由物质的原子对光的反射决定的,与表面粗糙与否无关。


要知道,尽管左边的球面没有右边抛光的球面那么亮,但两个球面反射的其实是一样的内容,只不过左面球体的反光要弱很多。

反差也在这种现象中扮演着重要角色。有光泽的树叶在阴天时,因为反射了白色的天空而在表面形成了大范围的白色高光,强度远远超过天空投射的高光,因而在树叶上只留下了太阳小二明亮的圆形高光。尽管天空造成的高光还在树叶上,但由于我们的眼睛在整体亮度较高的环境下,只能分辨一定反差范围内的物体,而太阳和天空分别形成的高光之间的反差已经超过了这个范围,所以我们只能看见阳光较亮的反光。


这幅照片拍摄的同一个树丛里的枝叶,只不过这里的树叶不是在阳光的直射下。没有了太阳的反光,可以很清楚地看见蓝天在树叶上投下的大面积镜面反光。
太阳强烈的反光彻底压倒了天空的反光,甚至根本卡不到后者的存在。这纯粹是由于反差导致的。

光源大则镜面反射大,光源小则镜面反射也小。这在右边两幅不同光照条件下树叶的照片中,很清楚地得到了佐证。

人造物的表面


许多人造物的表面都会有一定程度的镜面反射,就程度而言,一般只能反射光源,但不论如何也是直接反射,只不过强度较小而已,表面同时也可能会由强烈的漫反射元素。反射的质量也受表面材质的影响;不是所有的材质都有平滑的反光。有时候,镜面反射会变得模糊、不完整,有时会产生畸变或染上色彩。

不平整表面


不平整的表面会使镜面反射变得模糊。从经过油漆的木头,到塑料盒金属,许多不同材料的表面,都常常会出现这样的现象。当反射的表面特别不平整时,镜面反射就会分裂成一个个互不相连的反射(比如海面)。这时的反射是无法包含任何细节的,它只能反射出入射光束中最亮的部分,所以凹凸不平的表面就像是反射着许许多多微缩的太阳和天空一样。有时,表面上材质的差异也会导致镜面反射的模糊,这在某些种类的金属表面上常能见到。


织物的表面也不是平滑、连贯的,每一缕直线各自反射着光线,形成了许多高光。不同织物的镜面反射特性不一样,有的,比如丝绸,反光能力比较强,而有的,比如棉布,则呈现出亚光的状态。但无论如何,织物表面的反射都是模糊的,根据织物的结构,互不相连的反射散布在织物的表面上。

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