如图可见,矩形光源的半影质量更高,半影是什么?
半影是指在影子边缘出现的、亮度介于物体本影与周围明亮区域之间的模糊过渡区域。
它的形成原因是光源并非理想的点光源,而是具有一定大小的面光源。当物体遮挡光线时,光源中部分发光点的光线被挡住,另一部分发光点的光线能够绕过物体边缘照射到区域,从而形成了这个半明半暗的过渡带。
尽管该区域属于模糊过渡带,但其仍具有明确的固定宽度。光源的宽度与半影宽度呈正相关关系:光源宽度增加时,半影宽度相应增大;反之,光源宽度减小时,半影宽度亦随之减小。那么半影该如何计算呢?
半影的大小计算需结合光源尺寸、物体尺寸、光源与物体的距离(物距)、物体与投影面的距离(像距) 四个核心参数,核心思路是通过相似三角形原理推导半影的扩展范围。
核心公式(适用于”点物体+扩展光源”场景)
当物体尺寸远小于光源尺寸,或可近似为”点物体”时,半影在投影面上的总宽度(W)计算公式为:
W=(D*L)/d
公式参数说明:
W:半影在投影面上的总宽度(单位:与其他参数一致,如cm、m);
D:光源的直径(或光源在垂直于光线方向上的最大尺寸,是核心变量,光源越大,半影越宽);
L:物体与投影面的距离(像距)(距离越远,半影越宽);
d:光源与物体的距离(物距)(距离越近,半影越宽)。