Многие из вас наверняка видели этот классный приём у художников, когда на границе света и тени рисуется дополнительная оранжевая полоска
Мне стало интересно, что это за графический приём или оптический эффект и откуда он берётся.
Но к моему удивлению информации об этом практически нет. А та что есть, невероятно сложно ищется. И первой сложностью было, то как этот эффект вообще называется, как его гуглить-то? Я до сих пор не уверен, есть ли у этого эффекта официальное название, но в англоязычных источниках я нашёл упоминание Colored Penumbra Effect.
По-русски говоря
Эффект Цветной Полутени.
Но статьи, которые мне попадались по такому запросу выглядели примерно вот так:
Это не особо проясняло ситуацию.
Самым наглядным, что мне попалось в руки, был ролик Marco Bucci
советую посмотреть, кстати
В ролике он рассказывает как цвет света меняется по мере уменьшения его интенсивности. И что это именно это происходит на границе тени и света.
Но он не объясняет почему это происходит именно так.
Чтобы разобраться с этим нам по традиции нужно начать немного издалека.
А именно с того,
что такое тень вообще?
Мы чаще воспринимаем тень, как некую чёрную полупрозрачную штуку, которую отбрасывает предмет. Это происходит из-за того, что мы с самого детства чаще всего рисуем тёмными материалами на светлой поверхности (чёрным карандашом по белой бумаге). И рисуя тень, мы рисуем тёмный объект.
Но на самом деле тень это не какая-то штука, которую каким-то образом испустил наш нарисованный предмет. На самом деле тень - это область, куда не попал свет. Это можно сравнить с сухой областью под листьями, куда не попали капли воды.
Звучит очевидно, но при рисовании это не интуитивно.
Кстати, обратите внимание, как ровно капли очерчивают контур листа вблизи него и как сильно они разлетаются на расстоянии. Примерно то же самое происходит с тенью - чем ближе к объекту, тем чётче тень, чем дальше - тем она более размыта.
Вернёмся к тени.
В комнате, в которой сфотографирован карандаш, кроме направленного света от лампы есть ещё миллион поверхностей (стены, потолок, ковры, мебель) которые отражая свет так же являются пассивными источниками света. Если убрать направленный источник света, то картинка будет выглядеть примерно так:
Добавляем направленный источник, и он закрашивает светом всё, кроме той области под карандашом, куда лучи не попадают, как в примере с каплями воды и листьями растения
Кстати, важный момент - именно так мы получили цвет нашей тени. По сути эта тень, на самом деле всё что осталось от слабого света отражённого от окружения. Видимо окружение было сине-серое, и тень получилась голубого оттенка. Если бы комната была с преобладанием красного, то и тень получилась бы тёплого оттенка.
Так а что там с цветной полутенью? Может достаточно просто размыть край тени?
Не всё так просто.. Слева - фото с эффектом цветной полутени, справа - те же самые цвета взятые пипеткой в фотошопе и размытые блюр-тулом.
Очевидно, что слева светло-бежевый цвет света переходит в цвет тени через ещё один трений цвет. Что ж, давайте копать дальше.
С тем, что такое тень разобрались.
Давайте разбираться с тем,
что такое полутень.
Если бы источником света была точка, то лучи от неё распространялись бы вот так, и тень получалась бы с крайне ровным и отчётливым краем
Но обычно источники света имеют физический размер, при этом каждая точка этого источника, так сказать, источает свет. как самая правая точка, так и самая левая. И соответственно всё, что посередине:
Прямо под объектом получается собственно тень, а по бокам полуосвещённые участки - это та самая полутень.
У меня в распоряжении был обычный диодный прожектор. У него в ряд расположено несколько отдельных диодов, которые могли бы имитировать отдельно стоящие точки нашего светила. И я решил воспроизвести появление полутени экспериментально:
Выглядит очень похоже.
У меня закралось предположение, что цветная полутень может получаться за счёт наложения этих отдельных кусочков тени друг на друга. А точнее не кусочков тени, а наоборот - лучей света (ведь как мы уже разобрались, тень это отсутствие света). Если в фотошопе нарисовать несколько полосок охристого оттенка, добавить им режим наложения Color Dodge и совместить в одну, то получится интересный эффект
Этот градиент очень похож на то, что мы ищем. Но почему же моя полутень не получается цветной, хотя свет прожектора вроде как "тёплый". Похоже, что нужно разобраться с тем как и почему окрашивается свет и тень.
Кстати.
похожий эффект дополнительного цвета на границе света и тени можно так же наблюдать например на коже
Но это эффект подповерхностного рассеивания, который связан с частичной проницаемостью для света у некоторых материалов (таких как кожа, воск, некоторые пластики, листья растений, и тд). И внутренние слои материала подкрашивают свет. Но это совсем другая история, поскольку цветная полутень, за которой мы охотимся, появляется и на совершенно непроницаемых поверхностях, вроде бетонных стен.
Вернёмся к цветным полутеням, а точнее к тому,
как окрашивается свет и тень.
Вспомним, что белый цвет света складывается из спектра основных семи цветов, каждому из которых соответствует своя длина волны, от коротких к длинным.
Это можно сравнить со звуковыми волнами, где высокий писклявый звук - это фиолетовый цвет, а низкие басы - это красный.
И например, когда мы выходим из клуба, мы практически не слышим голосов, да и самой музыки. Но до нас доносятся бубнящие басы. Точно так же короткие волны света рассеиваются сильнее, а длинные проникают довольно далеко.
Но на степень рассеивания влияет не только длина волны, но и размер частиц, с которыми эти волны сталкиваются.
Что в принципе логично - маленькие частицы не значительно отклоняют волны, чего не скажешь о крупных частицах. Причём на коротких волнах это гораздо заметнее, чем на длинных. Существует такая вот формула и график, которые выглядят страшно, но если не вдаваться в детали, то всё довольно понятно:
При одном и том же размере частиц (горизонтальная ось), длинные-красные волны рассеиваются слабее, чем короткие-синие.
Именно из-за этого эффекта дым от сигареты имеет сизый оттенок - мелкие частицы дыма отражают только голубые волны, а красные пролетают насквозь. А выдыхаемый дым уже наполнен крупными частичками воды, из-за чего рассеивается весь спектр и дым окрашивается в белый цвет.
Такой эффект наблюдается в мутных средах и ещё его называют Опалесценцией.
Это название происходит от камня опал, в котором хорошо наблюдается этот эффект
короткие волны голубого цвета рассеиваются во все стороны, а длинные волны ближе к жёлто-красному спектру пролетают насквозь.
Так собственно к чему я это всё?
Эффект опалесценции происходит благодаря
Релеевскому Рассеянию
Собственно говоря, оно заключается в том, о чем мы уже проговорили - короткие волны рассеиваются сильнее, чем длинные. И именно это объясняет, почему небо голубое в полдень, а на закате оно краснеет.
Когда солнце в зените, толща атмосферы первым делом рассеивает самые короткие волны, окрашивая небо в голубой цвет, а остальные волны умудряются пробиться и долететь до земли. Но к вечеру свету приходится проделывать бóльшее расстояние и до земли доносятся только самые стойкие и длинные волны, и то не все. Поэтому небо на закате краснеет.
Интересный факт - вот график интенсивности излучения нашего солнца
Фиолетовая область коротких волн довольно слабенькая, поэтому небо в полдень именно голубое, а не фиолетовое. Будь солнце интенсивнее в фиолетовом диапазоне, наши солнечные деньки выглядели бы совсем иначе :)
Что ж, теория это хорошо. Но как на счёт экспериментов?
Я решил повторить этот эффект в домашних условиях. Ёмкость с водой будет нашей атмосферой, а фонарик от телефона - солнцем
я добавил немного молока в воду, чтобы имитировать частички пыли, влаги и остальной ерунды в атмосфере.
И действительно, "атмосфера" окрасилась с голубой. А через неё пробивается жёлтое "солнце".
Похоже, что теория работает)
Мы выяснили, что белый свет от солнца как бы "фильтруется", постепенно убавляя короткие волны. Чем ниже солнце, тем больше рассеивание света,
и тем меньше холодных оттенков остаётся в нём.
И вот почему, как бы я ни старался, в эксперименте с обычной лампой,
и казалось бы “тёплым светом” цветной край тени не получался.
Дело в том, что даже в “тёплой” лампе свет всё равно белый)
А как мы выяснили - в вечернем свете почти нет голубого спектра.
Поэтому для эксперимента я решил сделать красно-оранжевый фильтр. Для этого я использовал кусок оранжевой прозрачной линейки.
Теперь у нас есть жёлтое вечернее солнце!
А для имитации синего купольного света от неба я надел синий мусорный пакет на лампу направленную в потолок
кстати, до включения “солнца” было круто наблюдать чистый оклюжин от голубого "неба")
Мы выяснили, что вечерний свет сильнее тяготеет к красному спектру. И по моему предположению, свет вечернего солнца будет накладываться вот таким образом, образуя красноватый переход к тени.
Что ж, давайте проверим!
На левой фотографии мы видим отдельные лучи от диодов, как и раньше. А на правой я добавил полоску кальки, чтобы немного рассеять свет и сделать его более равномерным, без полос.
Та-даа!
Вот он, тот самый красноватый переход на границе тени и света!
Теперь мы знаем, что цветная полутень появляется при вечернем тёплом свете, и главное знаем почему это происходит.
Можно смело применять этот эффект цветной полутени в своих работах, но уже со знанием дела)
Надеюсь это расследование было интересно вам так же как и мне) ставьте лайки, жмите колокольчики и не болейте!
До скорых встреч ♥
