介紹

歡迎閱讀有關透光物體的教程！本教程將簡要介紹這些材料背後的科學，教您如何分析和可視化插圖，並引導您完成三個不同的示例。在最後一節中，我們將在生物設計上測試您的新技能！希望您喜歡，隨時在評論部分中提問。

什麼是半透明？

如果願意，您可以跳過本節，但這將有助於您了解實際在繪畫的內容！

 

透明度通常用於談論任何允許光線通過的事物。但是，從技術上講，透明度僅指可以清楚地看到形狀的事物。為了澄清起見，首先讓我們得到一張黑色的紙，該紙上有一個開了孔的小孔，如下圖所示：

現在想像一下，一塊硬質塑料朝左側變得更加透明，我們得到以下信息：

左側是透明的，您可以清楚地看到形狀的輪廓，並且幾乎沒有顏色變化。當您向右走時，形狀變得不太清晰，並且顏色變為更飽和的紅色。在第三片葉子上，您根本無法辨認出形狀，而只有明亮的紅色發光。最終，即使是這種發光也被遮擋了，並且材料完全不透明。這些半透明的材料稱為半透明的，它們會影響通過它們的圖像，經常使它們模糊或變色。僅在具有特定分子結構（例如晶體或液體）且非常純淨的物體中，以使內部沒有任何干擾，才可以使左葉子（總透明）。重要的是要注意，它們仍然能夠改變進入的光的顏色（考慮黃色的油或藍色的水），但這是由於分子本身而不是它們的結構。但是，實際上實際上很少有這樣的物質-在現實世界中，大多數物質是不純的，並且結構上充滿缺陷。這使光與物體內部的粒子發生更多的相互作用。下面是透明固體分子結構的粗略說明，其中一種具有雜質，而另一種具有結構缺陷：

後兩個具有使光線沿多個方向散射的粒子，這迫使其與內部粒子進行更多的交互，從而導致強烈的顏色變化。此外，由於某些光被散射掉了，因此能夠繼續發光的總量減少了，聚焦也減少了！隨著這些“缺陷”變得越來越密集/普遍，對像變得更加不透明。要想像一下在現實生活中的樣子，請想像一個玻璃圓柱和一個藍色的塑料圓筒。如果一束光直接照射到它們上，那麼我們在玻璃上看到的就是反射。但是，在塑料上，我們會“看到”穿過材料的光束，因為光正在向您散射！

儘管很複雜，但這是一個非常重要的學習主題，因為從字面上看，永遠不會有半透明的東西在附近！您可能熟悉果汁，玻璃，塑料和果凍之類的東西，但是半透明的材料包括您自己的皮膚和血液，呼吸的空氣（從大氣角度看），植物的葉子等等。

表面：形狀和紋理

了解半透明物體的關鍵是研究其表面。它們的形式，紋理和光源的位置都會影響整體外觀，因為它們會影響光與它們的交互方式。一旦您可以估計光在對像中的傳播方式，您可以遵循一些簡單的規則來說明它們。

形式：反射和折射

注意：由於在本教程中我們不太關心圖像的表面反射和折射，因此我們將不討論如何反射/折射輔助光源。無論如何，有很多教程涵蓋了這個主題，遠遠超過了我！

 

簡而言之，在具有任何透明度的物體中，光線會通過反射或進入物體而改變表面的方向。當光以一定角度撞擊表面時，它將以不同角度繼續在對象內部（這稱為折射）。如果光線撞擊某個角度以下的表面，則光線將無法以相同角度入射並反射（這稱為反射）。在下面，您可以看到黃光折射而藍光反射。紅線表示它將改變的角度。

對於具有平坦表面的物體（例如下面的矩形棱鏡），這很容易預測。頂部棱鏡反射的陽光與地球平行。這使我們的工作變得容易，因為所有線條在碰到同一表面時都將具有相同的角度。底部棱鏡反射的是普通光源，例如燈泡，這些光源在自己周圍的球體中發出光。因此，我們需要跟踪幾種不同的光線以確定光將在何處傳播。最上面的一個幾乎與它撞擊並反射的表面平行。中間的兩束光線都以足夠大的角度撞擊表面，以折射到物體中。右眼將以一定角度撞擊底面，使其再次向眼睛反射！最後一條光線將從右側表面反射並撞擊地面。

注意這一點很重要：光線也可以反射物體內部。在具有兩個彼此靠近的平行表面的物體中，光可以在內部連續反射，直到到達垂直表面以使其折射。

我們在自然界中看到最多的圓形物體要稍微複雜一些：由於表面的角度不斷變化，因此來自同一光源的光可以被折射和反射到截然不同的方向。這會導致諸如放大和失真的效果。另外，給定兩個鏡面，就像我們經常在包裹其他物體（例如，皮膚！）的容器和層中發現的那樣，連續反射光的相同效果可能會發生，但有一個有趣的差異。由於表面可以從垂直到平行的方向彎曲到垂直於原始光源的方向，因此某些光線可以進入表面的一部分，在內部周圍反射，然後出射同一表面的另一部分！

 

注意：在半透明物體中，這通常是導致地下散射的原因。

在下圖中，如果我們使用兩個空心球（一個是玻璃，另一個是染色的塑料）和一個光源，則可以確定在不同位置看到的內容。

通過追踪幾條光線（亮黃色），我們可以看到球體的某些區域會反射光（綠色），在周圍反射出反射光（藍綠色），不會有太多光相互作用的區域（橙色）和發亮的區域穿過（黃色）時相對不會受到影響。由此，我們可以從頂眼和底眼的位置確定這些球體的外觀。

頂眼將能夠看到兩個球體左側的反射，並且還能夠看到在散射時穿過塑料球體次表面的光。最後，它還將看到光穿過塑料球的另一側（黃色區域）。

底部的眼睛將看不到任何反射，但是將能夠看到地下散射光。在玻璃杯中將是較深的藍綠色，在塑料杯中將是較深且飽和的藍色。最後，我們還可以注意到橙色區域，這兩個區域在最亮的部分周圍的兩個球體中都形成黑環，即光源本身的過濾視圖。塑料球中該圓的中心的飽和度最低，因為它是來自光源的受影響最小的光。在不同情況下這樣思考也非常有幫助：點亮的部分穿過未點亮的部分。因此，從技術上講，我們從不發光的一面看到發光的部分，這會分散顏色。

您也可以反向實踐此方法：

1.想像一下您的眼睛在物體表面上的某個點直接進入插圖中的一條線。

2.估計直線從您要看的表面上反彈或進入的角度。

3.在對象區域中的顏色將具有大約相同的角度以供參考。

4.線是否碰到光源？線會穿過內表面嗎？如果要從第二個內表面反彈，它將去哪裡？線是否直接反射迴光源？

想像一下，這將幫助您了解觀看者在每個表面上以不同角度實際看到的圖像。這些都不是完美的！只要您做出正確的假設，就可以達到正確的效果！這可能需要（很多...）練習，但是很快本能地會更容易。

最後，我們還必須考慮另一種可能性：覆蓋不透明材料的半透明材料。皮膚就是一個很好的例子。我們有能夠透射光的黃白色細胞。稱為黑色素的其他色素會影響該顏色，並產生不同的棕褐色（或雀斑）色調。皮膚和皮膚下面就是我們的血液和肌肉，為簡單起見，我們將其視為不透明的表面。當光照射到我們的皮膚上時，一些光會進入皮膚，並在我們的皮膚的鞣製表面和紅色次表面之間反彈，從而導致次表面散射，從而使光線逐漸變紅。正如您在下面看到的（不按比例縮放！）。

您可能會想：“等等！那看起來不像皮膚！”你會是對的！這就是為什麼我們必須在過程中考慮紋理的原因。如下所示，對象的紋理會影響您看到散射光的程度。

質地

由於其性質，半透明的對象往往具有三種常見的表面紋理：

•光滑-任何液體，玻璃，塑料（主要是）和拋光的晶體都將具有幾乎完全沒有凹凸的表面。

•條紋狀-由於晶體生長和破裂的方式，有時它們在表面上有平行線。您可能偶爾會在其他材料上看到它，但是它更可能是人造的或圓形的。

•粗糙-由於其細胞組成，在皮膚或植物組織等不透明物體上最常見。否則，損壞的材料或具有復雜表面的晶體可能會具有此紋理。

還有更多，但是這些可以滿足我們的目的。當我們覆蓋表格時，我們已經假定了光滑的表面，所以現在我們只需要考慮條紋和粗糙的表面：

 

橫紋表面更週期性地反射來自光源的光。因此，較少的光線將能夠進入對象本身，而反射的光線將使表面看起來更堅固。請記住，反射光將始終勝過內部散射。

粗糙的表面使該對象具有堅固的外觀，因為光線不會定期反射，並且像從不透明的對像上反射一樣會反射回來。因此，通過光束照射表面更容易將其可視化。我們可以假設其中的大部分會從各個方向彈回表面，其餘的會進入表面。

與其他紋理相比，能夠進入這些表面的光要少得多，因此，這種散射光在對象的光照部分通常不可見，僅在陰影邊緣或另一側可見。另外，由於它們通常由單元組成，因此內部相對較密，這會導致最大程度的色偏，並且如果物體較厚，則無法穿透得很遠。

那麼我們前面的皮膚示例發生了什麼？我們只是不添加表面照明！這種光是如此明亮，以至於散射光只有在陰影的邊緣可見的機會。這也恰好是沿著連續反射的路線進行的，這使其成為最飽和和紅色的。如果僅一開始只渲染頂面，我們將看到：

在這裡，陰影實際上比地下光要暗。因此，如果我們刪除此層的一部分...

現在看起來更像皮膚了！正是由於這種效果，我們可以遵循以下一般規則為半透明對象著色：如果它完全不透明，則將沿色輪沿直線著色，而不會更改飽和度。如果它是半透明的，則應按照下面的中間示例中的說明調整光邊緣附近的飽和度。在特殊情況下，例如皮膚，可能存在顏色不同的次表面。在此示例中，我們需要增加飽和度並朝著地下顏色（在此示例中為黃綠色）調整色相。

規則（如果需要快速概述，請跳到此處）

那麼我們如何處理所有這些信息？使用我們所知道的，我們可以做出有關說明這些對象的實際決策。我個人遵循的方法如下：

1.反射和表面照明將始終使內部光免受散射。

2.僅當表面具有不平滑的紋理時，才會發生表面照明。反射只會在不粗糙的表面上發生。

3.如果一個被照亮的表面與一個不被照亮的表面重疊（以塑料球示例為例），則被照亮的表面將是可見的，但會散佈在未照亮的表面上。這僅在厚度和不透明度較小時適用。

4.穿過物體的光越少，它將越接近原始光色。注意光線會直射的部分。

5.穿過物體的光線越多，調光器將越飽和。注意會通過長距離路徑反射的部分。

6.光線的主要路徑將發光並照亮周圍的材料。

7.平行但在與被照明平面相反的一側的平面將接收透射最多的光。同樣，請注意光線直射的位置。

8.如果存在地下，則可以假設光線將沿著對象的邊緣反彈，直到在光源不再撞擊曲面（陰影的邊緣）的位置變得可見為止。

9.光穿過半透明物體的距離取決於光源的強度以及材料的密度/不透明程度-如果材料較厚，則顏色將更暗，反之亦然。

10.始終首先渲染最低的表面。您可以對重疊的材料使用圖層效果。

11.拐角處的“聚集”光-光線會在狹窄的空間中更多地反彈，因此經常會照亮最狹窄的拐角處。使角落更明亮！

12.使用深色/中間色調背景！半透明對象最常見的用途是在其效果最明顯的黑暗空間中，因此有助於對此進行計劃。

 

13.計劃計劃計劃!!!!使用草圖圖層來標記出光線將照射在對像上的位置，考慮平面以及哪些平面是平行的，繪製出光線將要經過的路徑，以及可能有助於渲染的其他任何東西！

 

專案

我們將從三個簡單的項目開始，一個是被火點燃的水晶，一個被點光源點燃的赤褐色瓶中的藥水，以及被太陽點亮的水晶頭骨。

 

注意：我將使用水彩筆的繪畫方法（它們很棒），但是您也可以將其應用於涉及線條的不同樣式。

首先，從草繪設計開始。我更喜歡在深色背景上使用白色，這樣更容易想像最終產品。

其次，至少對於這個項目，我希望您分析設計的平面！在每架飛機上使用不同的顏色，雖然顏色不一定準確，但是可以幫到您。

最後，進行最後的分析，檢查光線將要照射到對象的上表面的位置，並在最有可能採取光線的路徑上繪製粗線。例如，在我的頭骨上，它們大部分將直接穿過，但是會有一些沿著邊緣行進並離開不再發光的表面。

對於渲染，我傾向於使用以下過程：

1.草圖/計劃

2.平面顏色

3.柔和的光暈-沿主要的光路添加微弱的光，靠近光源更亮。

4.詳細的發光-分析將發射最多光的平面。也要注意任何重疊的表面等。

5.邊緣-由於角收集更多的光線，因此我將使其更亮。另外，如果我覺得有更多的點需要較少的飽和光，則可以添加它們。

6.表面光-確保您知道對象具有什麼樣的表面紋理，並在相關時添加反射或表面照明。確保這些功能可以防止任何散射光發光。

7.拋光-我個人傾向於復製表面照明層並將其作為柔光層添加到頂部。這樣可以提高飽和度，並允許我根據需要調整散射光的飽和度。

您可以看到此過程發生在此頭骨中。 1.草圖2.平面顏色：我想要的藍色的中間色調。 3.微弱的輝光會沿著光所佔的比例最大。 4.通過鼻子，臉頰骨頭和一些牙齒/下巴在眼睛的後部增加細緻的發光，所有這些都大致與頭後側平行且相反。請注意，我為此部分使用了非常飽和的顏色，並且降低了並非完全平行的平面的亮度。 5.邊緣/角會變得更亮一些，這有助於擺脫草圖線而不會顯得怪異，儘管老實說我可能添加了很多東西。 6.我希望表面有點粗糙，所以我添加了高光和一些表面照明。 7.在添加表面照明層的副本並將其設置為柔光之後，我對整個對象進行了飽和度調整。

對於這一步，您可以看到我執行的步驟，但是我使用1.-4。的速度非常快，因為我知道我想要一個橫紋的表面，當從正面照亮該表面時，它會阻止大部分輝光被看到。我還把室內照明燈調暗些，以彌補這一表面，只是為了練習。對於6，我在最直接的表面上繪製了火的反射，然後在面對它的其他三個表面上以較小的強度進行了反射。然後，為了顯示條紋，我在每個表面上用平行線擦除了該層的部分。

再次，相同的過程，但是這一次，我必須注意表面重疊！我決定在詳細的發光步驟（4）中解決此問題。由於液體在周圍晃動，我將其一部分滑到玻璃上並與被光照射的表面重疊。當它垂直於光線時，它會被照亮得最亮，所以我從一個明亮的彎曲邊緣開始，並朝著液體的邊緣做出彎曲的漸變。我調整了邊緣層的外觀（尤其是在表面邊緣上，以使空氣和玻璃之間的差異更加明顯），並在液體底部添加了去飽和輝光，因為這將以最少的交互作用獲得最多的光。最後，因為這是光滑的表面，所以我只添加了高光，然後拋光了飽和度！

這個過程有點複雜。首先，我從單色開始，在液體下面繪製瓶子的形狀。然後，我部分擦除了中心，因為該區域將產生最少的光/飽和度。然後我勾勒出玻璃最厚的部分，然後塞入軟木塞。為了使外觀看起來更逼真，我繼續在液體下面的厚部分添加了一些紅色照明。接下來，我複制了底層，將其移到液體上方，然後將其設置為乘法。這產生了深棕色瓶的效果。最後，我希望將其磨平，就像經過了很多次一樣，因此我添加了某種飽和度的高光和一些帶有紋理畫筆的輕微表面照明。最後，我對它進行了拋光，並在瓶子的螺釘和後邊緣添加了一些飽和的高光，並假設一些散射光會進入瓶子的後面。 EW！

終極測試！！！

現在是時候提出一種生物設計了！我希望您基於陸地動物創建一個生物。它應該有奇特的膚色和像果凍一樣的大衣，包裹著它的身體，將是半透明的。我建議您使用光滑或至少部分光滑的紋理。隨意在該層下添加骨骼，器官或任何想要的東西，只需確保您可以練習使用不同顏色的地下即可。例如，這是我對此提示的解釋：

為此，我的過程要簡單得多，但這是對我的知識的真實考驗。我勾勒出草圖，做了一些白線工作（最終我刪除了），然後將其展平。然後，我渲染了藍色的皮膚，只想露出幾根骨頭（器官很恐怖...），並添加了一些其他陰影。然後，我在皮膚上添加了綠色，擦除了一些區域，使其中的某些部分更藍了，沿邊緣去除了一些顏色，然後是綠色突出顯示，然後添加了最終的突出顯示，使其看起來非常平滑。最終，我決定要改變半透明性，並在硬光層上在皮膚下增加了一些氣泡和條紋的外觀，並以鮮綠色顯示。

我希望您喜歡本教程，並能夠將您的新技能接受考驗！祝您生物設計和其他半透明需求都好運。