Полезные статьи

Законы света тени

Закон света и теней

Зрительное восприятие формы предметов и их изображения в учебном рисунке в значительной мере определяется пониманием закономерностей светотени. Эти закономерности легко проследить и понять, наблюдая за окружающими нас предметами, освещенными как естественным, так и искусственным светом. Благодаря источнику света человек способен зрительно воспринимать и различать те или иные формы освещенных поверхностей предметов в пространстве. Но для того, чтобы серьезно овладеть тональным рисунком, необходимо хорошо освоить закономерности светотени. Не зная законов распределения света на форме предмета, студенты будут бездумно срисовывать лишь видимые пятна без понимания истинных причин, из-за чего рисунки будут менее выразительными и убедительными.

Законы освещения имеют свои точные научные определения, как и законы перспективы и анатомии. Поэтому свет, как физическое явление, имеет определенные законы распространения в пространстве и на поверхности предметов, которые необходимо знать каждому рисовальщику.

Слово «тон» происходит от греческого слова «1опоз» — напряжение. Под словом «тон» понимается количественная и качественная характеристика света на поверхности того или иного предмета, в зависимости от источника света и окраски самого предмета (рис.60). Степень освещенности отдельных поверхностей предмета зависит от их положения в пространстве относительно лучей света, из-за чего сила света подвергается изменению. Участки поверхностей, находящиеся под прямым углом к лучам, будут наиболее освещенными. Другие же, в зависимости от положения по отношению к лучам, будут освещены слабее, так как лучи падают под острым углом, как бы скользя по поверхности.

Степень освещенности поверхности предметов зависит от характера источника света (яркий или слабый), расстояния от поверхности предмета до источника света, а также от угла падения луча света на поверхность. Кроме того, степень освещенности поверхности предмета зависит и от расстояния между изображаемым предметом и рисовальщиком, которое обусловлено пространственной световоздушной средой. Чем больше расстояние, тем слабее освещенность, аналогично тому, как это происходит на открытом пространстве (в степи, на море), где яркий свет или яркое пятно по мере его удаления при всей его яркости будет ослабевать (рис.61).

Рассматривая и изучая закономерность светотеней на простых геометрических телах, мы видим, что поверхность предмета, степень ее освещенности зависит от силы источника света, расстояния и угла падения луча на его поверхность. По мере приближения поверхности предмета к источнику света его освещенность будет усиливаться и, наоборот, по мере его удаления — ослабевать. Следовательно, сила контраста светотеней на поверхностях предметов, расположенных ближе к источнику света, будет резче, чем на поверхности предметов, удаленных от него (рис.62). Поэтому свет и тени на переднем плане следует брать всегда контрастнее, чем на заднем, при этом растяжка тонового контраста должна быть планомерной, без резких переходов: от наиболее контрастного на переднем плане — до плавно убывающего к заднему плану.

www.artprojekt.ru

Освещенные поверхности предметов, состоящих из плоскостей (куб, призма, пирамида), — грани. В зависимости от их положения к лучу света они освещаются по-разному. При зрительном восприятии наиболее освещенной будет та грань, которая находится под большим углом к лучу света. По мере уменьшения угла наклона грани к лучу света освещенность будет ослабевать.

Контраст светотени на границе гранных предметов всегда будет восприниматься неравномерно. Так, например, светлая поверхность будет казаться светлее, темная — темнее, а границы линий ребер — отчетливее (рис.64).

Из этого следует, что степень освещенности поверхности зависит от силы источника света, расстояния от него до поверхности, а также — от угла падения световых лучей на поверхность.

Знания закономерностей светотеней, полученные в процессе обучения рисунку на простых гипсовых геометрических телах будут способствовать решению тональных задач при изображении более сложных форм, находящихся в различных условиях освещения (независимо от их окраски).

Закон распределения света и теней, независимо от сложности форм и характера поверхностей предметов, имеет единую для всех сущность. Поэтому для правильного его применения в рисунке таких более сложных по форме предметов, как фигура человека, детали архитектуры, необходим анализ характера изгибов, образующих форму.

Рисунок должен быть тонально выдержан, а для этого следует брать верные тональные отношения от самого светлого через промежуточные тона до самого темного, не забывая о связи с фоном.

Работая светотеневыми отношениями, студентам следует стремиться к гармоничному единству в рисунке. Все светотональные нюансы: свет, полусвет, тень, полутень, рефлекс должны быть подчинены ансамблю рисунка и не выходить из общего тонального строя. Таким образом, усваивая законы распределения света и теней, можно переходить к практическому применению их в рисунках простых геометрических тел с полной тональной проработкой, в единстве с фоном.

Светотень в рисунке

Задумывались ли вы, что именно столкновение света и тени позволяет нам увидеть форму предметов. Если выключить свет, то в темноте мы не увидим никакой формы. Если все осветить очень ярким прожектором, то формы мы тоже не увидим. Только столкновение света и тени позволяют нам ее увидеть.

Светотень не ложится на предметы как попало. Есть определенные закономерности, как будет располагаться светотень на разных формах. И рисующему человеку это необходимо знать.

Основных форм, из сочетания которых можно построить любую сложную форму, четыре. Это: куб, цилиндр, конус и шар. У каждой из этих форм есть свои закономерности распространения светотени и свои отличия.

Рассмотрим их по порядку.

Собственная тень

Свет и тень на кубе встречаются в одну жесткую прямую линию, которую называют «линией разлома на светотень» или просто «разломом».

При этом напряжение тени в сторону света усиливается, также как и напряжение света в сторону тени. Другими словами тень на теневой грани куба будет самой темной там, где она соприкасается с освещенной гранью. В свою очередь и свет на светлой грани будет светлее у линии разлома. Таким образом получается, что ни самая темная часть тени, ни самая светлая часть света не лежат на самом краю формы. У куба разлом на светотень будет «жестким».

Разлом на светотень на цилиндре ведет себя в чем-то похожим образом. Свет и тень здесь тоже как и у куба образуют прямую линию. Тень так же, как и на кубе будет более напряжена в сторону света. Такое усиление тени в сторону света – это общая закономерность для любых форм. Свет тоже не лежит на краю формы. И это тоже общая закономерность.

Но есть и существенные отличия в распространении света по цилиндру. Здесь свет и тень не встречаются в одну линию, а между ними есть промежуточные полутона более светлые к свету, и более темные к тени. На цилиндре мы видим «мягкий» разлом.

Конус очень похож на цилиндр. Линия разлома так же располагается по прямой, мы наблюдаем «мягкий» разлом. Напряжение света и тени и чередование полутонов такое же, как на цилиндре.

Тем не менее, конус выделен как одна из четырех основных фигур и у него есть одно существенное отличие. Чем ‘уже форма, тем напряженнее и контрастнее становится тень, а там, где форма, становится шире, тень светлеет и как бы расплывается по форме.

У шара наблюдается несколько иная картина. Линия разлома проходит по окружности, лежащей перпендикулярно направлению источника света.

Здесь, как и у других форм, усиление тени будет к месту разлома, свет так же будет лежать не на самом краю формы. Полутона расположатся концентрическими кругами от света к линии разлома.

Это то, что касается «собственных» теней, т.е. теней на самой форме. А есть еще и «падающие тени». «Падающей» называют тень, которую форма отбрасывает на другие поверхности.

Падающая тень

«Падающей» называют тень, которую форма отбрасывает на другие поверхности.

У трех из этих форм – куба, цилиндра и конуса – падающая тень строится по одному принципу, а у шара – по другому.

Куб, цилиндр и конус

В первом случае есть точка, где разлом встречается с поверхностью, на которой стоит форма. Это так называемая «мертвая точка». Это то место, где заканчивается собственная тень и начинается падающая. Через эту точку обе тени связаны.

У шара мы наблюдаем другую картину. Линия разлома проскакивает мимо точки соприкосновения шара с поверхностью, на которой он стоит. И «мертвая точка» отсутствует. Падающая тень ложится вокруг точки соприкосновения шара, как бы обводя ее.

Рисуя формы, которые напоминают эти геометрические фигуры, мы должны помнить о закономерностях распространения светотени на них.

И еще. Надо различать светотень и тон в рисунке. И то, и другое может быть сделано с помощью штриховки. Но задачи у светотени и тона разные.

Светотень – это формообразующее начало. Светотень будет одинаково ложиться как на белый, так и на черный или цветной предмет. Любая раскраска предмета или фактура поверхности не изменят законов распространения светотени.

Когда в рисунке стоит задача сделать светотень, это означает, что надо проявить форму и расположение предметов безотносительно их тона и цвета. Как правило, такое требование бывает в работе над конструктивным рисунком, когда мы учимся рисовать форму в пространстве.

art-exercises.ru

Законы светотени: от простых форм до портрета

Чтобы понять как изобразить объем, начинающих учат рисовать геометрические фигуры. Но как передать свет и тень на более сложных формах? Например в портрете? Рассмотрим законы светотени на примере рисунков различных объектов, в том числе рисунке головы человека.

Сначала немного теории

Мы видим окружающий мир благодаря тому, что свет отражается от поверхностей с разной силой. Поэтому мы воспринимаем предметы объемными. Чтобы передать иллюзию объема на плоскости, нужно научиться изображать светотень, которая состоит из:

На примере рисунка шара, куба и головы человека Вы можете увидеть где находятся перечисленные области светотени. Но теперь подробнее о каждой.

  1. Бликом называется самая светлая часть, которая является отражением яркого света: лампы, солнца и т. д. Блик хорошо заметен на глянцевых (блестящих) поверхностях и практически не виден на матовых.
  2. Свет — как видно из названия, это освещённая часть предмета.
  3. Далее следует промежуточная область между светом и тенью — полутень.
  4. Собственная тень — это самая темная часть предмета.
  5. В конце перечисленных зон будет располагаться рефлекс. Слово «рефлекс» — происходит от лат. reflexus, что означает отражение. Т. е. в нашем случае рефлекс — это отраженный свет в теневой части предмета. Отражается он от всего, что окружает предмет с теневой стороны: от стола, потолка, стен, драпировок и т.п.. Область рефлекса всегда чуть светлее тени, но темнее полутени.
  6. Падающая тень — это тень отбрасываемая предметом на то, что его окружает, например, на плоскость стола или стены. Чем ближе тень к предмету, от которого она образуется, тем более темной она будет. Чем дальше от предмета — тем она светлее.

Кроме описанной последовательности, есть ещё одна закономерность. На схематичном рисунке видно, что если провести перпендикуляр к направлению света, то он совпадет с самыми темными местами предмета. Т. е. тень будет располагаться перпендикулярно свету, а рефлекс будет находиться на противоположной блику стороне.

Форма границы между светом и тенью

Следующее, на что нужно обратить внимание — это на границу света и тени. На разных предметах она приобретает разную форму. Посмотрите на рисунки шара, цилиндра, куба, вазы, и на рисунок головы человека.

Конечно, граница между тенью и светом чаще всего размытая. Четкой она станет только при ярком направленном свете, например, при свете электрической лампы. Но начинающим художникам следует научиться видеть эту условную линию, тот рисунок, который она образует. Эта линия везде разная и постоянно меняется в зависимости от изменения характера освещения.

На рисунке шара видно, что линия границы имеет изгиб, т. е. похожа на овальную форму. На цилиндре — она прямая, параллельная сторонам цилиндра. На кубе — граница совпадает с ребром куба. А вот на вазе, граница между светом и тенью представляет собой уже извилистую линию. Ну, а в портрете эта линия приобретает сложную, замысловатую форму. Граница света и тени здесь зависит и от характера освещения, и от формы головы человека, черт лица и анатомических особенностей. В данном рисунке она проходит по краю лобной кости, по скуловой кости, и далее вниз, к нижней челюсти. В рисунке головы человека очень важно различать светотень на всей голове в целом и светотень на каждом отдельном участке лица, например, на щеках, губах, на носу, подбородке и т. д. Начинающим художникам следует приучить себя видеть рисунок, который образует граница между светом и тенью. Например, особенно причудливый характер она приобретает в природных формах. Одно дело — рисовать простые геометрические фигуры, и совсем другое — стволы деревьев, листву, рельеф каменистого берега, лепестки цветов, траву… Чтобы научиться передавать объем или светотень на таких сложных объектах, сначала учатся на простом. Далее, усложняют задачу. Например, начинают с рисунка цилиндра, а с приобретением уверенности можно порисовать складки на тканях. Потом — натюрморты. Ну, а дальше, и пейзажем можно заняться или портретом.

Направленный и рассеянный свет

Чтобы легче было разобраться в вышеизложенных аспектах, можно поэкспериментировать со светом от настольной лампы. Она дает яркий и резкий свет, при котором хорошо видны рефлексы, тени… Попробуйте подсветить какой-либо предмет сначала с одной стороны, а потом — с другой. Попробуйте поменять направление света, приблизить или удалить лампу. Это поможет Вам наглядно увидеть все тонкости обсуждаемой темы.

В изобразительном искусстве есть прием, который получил название «кьяроскуро». Его суть заключается в противопоставлении света и тени. Известным художником, активно использовавшим кьяроскуро был Караваджо. На его полотнах хорошо виден этот прием. При искусственной подсветке создаётся среда, в которой свет становится очень ярким, а тень очень темной. Это даёт тоновой контраст и делает живопись насыщенной и резкой. При таком освещении хорошо видны все нюансы светотени и начинающим будет проще научиться передавать объем. При рассеянном дневном свете (когда облачно) тени не так сильно выражены как в солнечную погоду (или при свете лампы). Поэтому в процессе обучения лучше использовать искусственную подсветку с одним источником света. При нескольких источниках, ситуация усложняется и в постановке можно наблюдать несколько падающих теней, а вышеизложенная последовательность — свет-полутень-тень-рефлекс — может быть изменена.

Итак, чем же на практике отличается рисунок, когда используется направленный или рассеянный свет? На иллюстрации видно, что при яркой подсветке полутень становится уже, и будет выглядеть менее выраженной. Граница между светом и тенью хорошо заметна. А падающая тень имеет четкие края и выглядит более темной. При рассеянном свете — все с точностью до наоборот. Полутень шире, тень мягче, а падающая тень не имеет четкого контура — ее граница становится размытой.

Все эти особенности светотени будут заметны не только при электрическом свете или его отсутствии. Когда в ясный день светит солнце, свет будет четко направленным и резким. Когда облачная погода — он будет рассеянным. Соответственно это скажется на светотени деревьев, ландшафта или даже интерьера комнаты, освещенной светом из окна.

Заключение

Можно еще долго продолжать обсуждение данной темы. Но лучше всего наблюдать своими глазами за реальным миром. Как освещены объекты? Как меняется светотень и при каких условиях? Задавайте себе эти вопросы и находите ответы, когда наблюдаете за натурой. Нет ничего лучше натуры. Поэтому, помня описанные выше закономерности светотени, наблюдайте, запоминайте, делайте зарисовки с натуры. Тогда Вы сможете уверенно воплотить законы светотени на практике.

zaholstom.ru

Законы света тени

3.1. Основные законы геометрической оптики

Основные законы геометрической оптики были известны задолго до установления физической природы света.

Закон прямолинейного распространения света : в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Опытным доказательством этого закона могут служить резкие тени, отбрасываемые непрозрачными телами при освещении светом источника достаточно малых размеров («точечный источник»). Другим доказательством может служить известный опыт по прохождению света далекого источника сквозь небольшое отверстие, в результате чего образуется узкий световой пучок. Этот опыт приводит к представлению о световом луче как о геометрической линии, вдоль которой распространяется свет. Следует отметить, что закон прямолинейного распространения света нарушается и понятие светового луча утрачивает смысл, если свет проходит через малые отверстия, размеры которых сравнимы с длиной волны. Таким образом, геометрическая оптика, опирающаяся на представление о световых лучах, есть предельный случай волновой оптики при λ → 0 . Границы применимости геометрической оптики будут рассмотрены в разделе о дифракции света.

На границе раздела двух прозрачных сред свет может частично отразиться так, что часть световой энергии будет распространяться после отражения по новому направлению, а часть пройдет через границу и продолжит распространяться во второй среде.

Закон отражения света : падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости ( плоскость падения ). Угол отражения γ равен углу падения α.

Закон преломления света : падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред:

Закон преломления был экспериментально установлен голландским ученым В. Снеллиусом в 1621 г.

Постоянную величину n называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления .

Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:

Законы отражения и преломления находят объяснение в волновой физике. Согласно волновым представлениям, преломление является следствием изменения скорости распространения волн при переходе из одной среды в другую. Физический смысл показателя преломления – это отношение скорости распространения волн в первой среде υ1 к скорости их распространения во второй среде υ2:

Абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света c в вакууме к скорости света υ в среде:

Рис 3.1.1 иллюстрирует законы отражения и преломления света.

Среду с меньшим абсолютным показателем преломления называют оптически менее плотной.

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную n 2 1 – абсолютный показатель преломления первой среды.

Для границы раздела стекло–воздух ( n = 1,5 ) критический угол равен αпр = 42° , для границы вода–воздух ( n = 1,33 ) αпр = 48,7° .

Явление полного внутреннего отражения находит применение во многих оптических устройствах. Наиболее интересным и практически важным применением является создание волоконных световодов , которые представляют собой тонкие (от нескольких микрометров до миллиметров) произвольно изогнутые нити из оптически прозрачного материала (стекло, кварц). Свет, попадающий на торец световода, может распространяться по нему на большие расстояния за счет полного внутреннего отражения от боковых поверхностей (рис 3.1.3). Научно-техническое направление, занимающееся разработкой и применением оптических световодов, называется волоконной оптикой .

physics.ru