球体の光の反射のしかた

球体がどのように光を反射するのか調べている。

現実の物はこれを基本にしていることが多いため。

絵画的な知識として、球体の陰影のつきかたを解説しているサイトはけっこうある。

しかしこれがめちゃくちゃムズイ。😰ストレスを感じるほど。

陰と影とか、ハイライトとか反射光とかいろいろ用語も設定されているみたい。

ネットの解説図をみてもいまいちわからん。

ので、自分で撮影してみた。正確な球体の物がないので卵で代用。

球体は単純に光源方向から光が当たって、影ができて…ってだけじゃなく、周辺環境からの照り返しがある。

周りの物がすべてレフ板みたいな働きをするのだ(上図の描き方はネットの画像を参考にした)。

ちなみに照り返しを極力抑えるために周辺環境を黒い物で覆ったのが以下。

このように球体の陰影は光源による陰影＋周辺環境からの照り返しを重ね合わせた状態と考えることもできる。

しかしこれってめちゃくちゃ理解しづらく、難しくないか？😨

どういう風に絵に適用すればいいのかぜんぜんわからんぞ？だって照り返しってなにがどうなって、どういう風に対象物に働きかけるわけ？実際に絵にする物は単純な球ではないし、周辺環境もいつもこの位置にただの平面があるわけではないだろう。

そこんとこの解説を探し回ったが自分が探した範囲では見つけられなかった。

なんでだれも肝心なこと言わんの？

結論を言ってしまおう。

陰影を上記のような重ね合わせと解釈するのではなく、対象物は金属のような鏡面反射を起こす球だとみなすとどうだろう。球の表面には一様に微小な鏡がついており、その単位面積の法線方向にあるものを単純に反射するとしたら？

下記のようなイメージ(この三角形を鏡とするが実際はもっと微小な三角形とみなす)。

法線方向の先にあるあらゆる物は光源とみなす。太陽やライトなども光源だし、地面も反射光を放射してる光源。対象物の単位面積の輝度(という用語の使い方が正しいのか知らんが）はそれ(光源)を反映しているだけ。そうみると以下の２枚の写真もシンプルにとらえられないだろうか。

ただし上記は、陰または影の輝度の明るさを支配するのが法線上の物であるという意味で、対象物の基本となる輝度は光源が決める。

つまり、光源がその物の陰影を作ったりベースとなる輝度を作ったりし、陰/ 影については単位面積の法線上にある物の輝度の影響を受けがちという意味である。

それって結局 最初に「わかりづらい」と言っていたことと同じではないかと思われるだろうか。

陰影のでき方

それでは言い換えよう。

物の陰影は

光源による陰影+陰部分はその微小単位面積の法線上にある物体の輝度によって決定される

と言えるのではないか。

上記が本当に合っているかは追って報告する😤

ハイライトはどこに出現する？

それではハイライト(=鏡面反射)はどこに出現するのか。

上図の視点、対象物、光源の三点がなす角を二等分する角度を法線にもつ面にハイライトが出現する。

この理由を聞かれれば究極的には「そうなってるからそうなる」としか私には答えられんが。

ん？ということは、もしかして陰部分の照り返しも法線方向の物の輝度に影響されるのではなく、上記と同じように視点と法線のなす角度の先にある物の輝度に影響されているのでは…？

しかしハイライトの位置は視点を動かせばそれに合わせて動くが、陰の輝度は変化していないように見える。変化してるのか？わからん。でも同じ原理にならないわけがないしな…。

まとめ

ハイライトの出現位置も、陰の輝度も、視点と対象物の法線と光源(または反射物)のなす角度がキーになるようである。そのような観点でこの記事を最初から書き直せば、すっきり短く読みやすい文章になるだろうが、自分がそのような文章を読んだらキツネにつままれたように感じると思うので、このように思い至った過程は読みづらいが残しておくことにする。