CG造型基础与创作·进阶篇

这章有点错误……得配合光学、色度学和图形学理解

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P14，颜料三原色属于消减型三原色，原理和色光三原色相同，只不过一个是加一个是减，怎么能说是妥协呢。不过这属于没说清楚容易误解的情况。

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P17，这三条性质如果理解了饱和度是颜色的纯度，也即色相光波长的占比多少，就可以直接推出来。举例：100%饱和度色光相当于只有色相颜色的光，100%饱和度固有色相当于只不吸收色相颜色的光，那么绿色受红色照射会变成黑色就很容易理解了，其他同理。

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P33，RGBCMY在HSB空间并没有明度上的差别，v大的这个色轮可能是HSY空间。而理由我觉得不充分，而且有些地方会有反例，我查了一些解释，作为参考（正确性未知）：

人眼的三种视锥细胞对光的敏感度不同，且对于不同光强的光，会有一个响应强度的调节，这导致当我们看到一个更亮的物体时，视锥细胞会将更亮的那一部分对应的视锥细胞的响应强度降低，而另外两种视锥细胞的响应强度不变，结果是最大光强的色光的量化值随光强增加的速度趋缓，而相对小光强的色光的量化值仍旧会随着光强的增加而以原速度增加。以RGB作为参数化参考（实际上是做一个线性变换就可以得到人眼实际的XYZ值），这会导致(MED(R,G,B)-MIN(R,G,B))/(MAX(R,G,B)-MIN(R,G,B))值随光强增加而增加，而根据色相h的公式，就是h的值向CMY趋近。这个现象是色貌现象中的色相偏移，也可以参考颜色恒常理论进行理解。

HSL与HSL色彩空间wiki

然后你就要问了，上述的情况只对现实中的画作有效，而显示器显示图片时同样有光亮度的差别，那直接用原有的色相表现就好了，反正人眼会自动调节看到的颜色，为什么数字绘画也需要更改色相？

实际上拍照所得的数字照片上同样会有这个效应，日常生活中，照相机所拍到的情景的最亮处和最暗处能达到百万倍甚至更高的比值，而相机记录下来的RAW转sRGB时一般采用8bit编码，RGB的取值范围只有255，如果按照线性缩放进行取值，会导致整个场景只有一片暗或是一片亮。因此在转换过程中，会有一个非线性的变换（对于计算机，一般为Gamma校准，对于亮度范围更大的相机，可能为log曲线），这同样会导致max-min减小的幅度大于middle-min，使得h趋向CMY。 所以我们绘画的过程中为了模拟这个gamma编码的过程，需要将色相做一个改变，以便让显示器显示时能够显示正确的颜色。

在明度相对较均匀的暗部，对于现实实际物体，色相的偏离会受到另一个因素的影响，也即菲涅尔效应：对于不同的角度，物体对光的吸收系数会发生改变，光与反射面法相夹角越大，吸收越小且吸收系数越平均（即反射光越接近CMY），详细的解释可以参考计算机图形学中的BRDF理论中的Cook-Torrance高光模型 https://zhuanlan.zhihu.com/p/2137612。注意，此时暗部受均匀环境光照射，所以其实不需要使用微表面理论，而是直接考虑物体法线和视线的夹角即可。最终得出的结论是色相变化只与角度有关，且已经呈现暗部越亮，色相越向RGB偏移的现象。

当然V大例子中使用的是纯漫反射，也就是只考虑Lambert Diffuse，不考虑Cook-Torrance的高光部分的情况，所以没有菲涅尔效应，他的暗部如果是均匀环境光，那么色相应该保持恒定。但他的暗部有地面反射光，考虑到地面和物体的多重反射，相当于物体颜色的色光照到物体上，这可能是暗部越暗，色相越接近RGB的原因。

综合以上两个效应，得出的结果是亮部越亮，色相越向CMY偏，暗部则需要考虑多种因素，包括环境光的均匀性，多重漫反射，物体的材质以及角度因素。

实际渲染中，漫反射物体确实符合越亮越趋向CMY，暗部色相不变的规律，但是如果使用高光+粗糙物体，反而会出现高光色相完全达到CMY，但附近色相却大幅度偏离CMY的奇怪情况（比如光照方向和摄像机方向一致时），目前没搞懂原因。另外人体照片上暗部的色相变化感觉已经大到无法用单纯的菲涅尔效应来解释了，只能说可能暗部应该更多的考虑同色漫反射色光的影响吧，比如下图，左胸锁乳突肌上部的明度低于左锁骨上部，但是色相却比其更接近CMY。另外也有脸部明度相近却有极大的色相变化的情况，暂时不清楚成因。

https://www.pinterest.com/pin/2603712265283111/

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P43 明度的变化错了，领近色的明度趋向应该是变亮，因为光线能量向物体反射的颜色集中，有更大的能量被反射，所以相对白光，明度应该变大，而互补色刚好相反，明度会变低。

值得注意的是，物体材质性质中并没有固有色的概念，只有一个关于光源方向和视线方向变化的吸收系数，而固有色是白光照射下接近明暗交界线处的颜色的色相和饱和度，以及一个特定光强下的明度的组合。因此，渲染时，对比只对于同样白光照射下的物体同一点的颜色有意义，考虑渲染完成的颜色与物体材质设置的固有色（基础色）的对比就比较困难（因为位置不一定好找而且明度无法判断）

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作为总结，有

光物颜色：

互补色：饱和度变化方向与色光和固有色的饱和度有关，明度变低

高饱和色光+低饱和固有色，饱和度变高

低饱和色光+高饱和固有色或同等饱和度的色光和固有色，饱和度变低

领近色：饱和度变高，明度变高（不能把固有色明度和实际明度做对比！）

饱和度差异：

对同饱和色光，固有色饱和度越高，色相偏离越小，饱和度变化越小，明度变化越大

对同饱和固有色，色光饱和度越高，色相偏离越大，饱和度变化越大，明度变化越大

明度或角度差异：

亮部越亮，色相越向CMY偏，暗部则需要考虑多种因素，包括环境光的均匀性，多重漫反射，物体的材质以及角度因素。

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有空一定得把Real-Time Rendering看了……

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参考文献

【实时渲染】实时渲染中的光与颜色

https://blog.csdn.net/Terie/article/details/108486268

HSY空间

https://zhuanlan.zhihu.com/p/112234511

HSV空间和HSL空间

https://zh.wikipedia.org/wiki/HSL%E5%92%8CHSV%E8%89%B2%E5%BD%A9%E7%A9%BA%E9%97%B4

BRDF理论

https://zhuanlan.zhihu.com/p/2137612以及里面的pdf拓展阅读

blender中的漫反射以及原理化BSDF

https://docs.blender.org/manual/zh-hans/latest/render/shader_nodes/shader/diffuse.html

https://docs.blender.org/manual/zh-hans/dev/render/shader_nodes/shader/principled.html

色貌现象（善于搜索）

https://zhuanlan.zhihu.com/p/98834353

颜色恒常理论

https://zhuanlan.zhihu.com/p/98835300

gamma曲线与log曲线

https://www.zhihu.com/question/275503679/answer/402949512