波動力学
基礎
光あれ!
レッスン 3: 波の力学
- 波が色を生み出す仕組み
- 波の構造
- それほど怖くない科学
- 波長
- 振幅
- 頻度
- 光と音波
- 波が空間を移動する仕組み
このレッスンでは、波を構成するさまざまな要素について学びます。各要素の役割を理解することで、波の長さ、振幅、周波数を変更することで、光、色、影を驚くほど自由に制御できることがわかってきます。
波が色を生み出す仕組み
光として知覚されるものが、スペクトルと呼ばれる色の帯に分解される仕組みがわかったところで、これらの色の帯を作る波の構造を詳しく見ていきましょう。電磁場が振動を起こすときに何をしているのか理解するには、波を分解してその構成要素を調べる必要があります。しかし、ジーナ、これは科学の要素が多すぎませんか?いいえ、そうではありません。これは科学を極端に単純化しすぎたもので、読者を怖がらせないようにできるだけ手早く説明するように作られています。なぜこのような科学が必要なのかと疑問に思うかもしれません。照明は、ほとんどのデザイナーや写真家が絶対に必要とする分野だからです。 失敗 彼らのイメージで。光がなければ写真撮影は何も起こりません。 これが、多くの人がカラーカーブやレベルを操作できない理由です。
写真撮影において避けられない現実は、撮影時に必ずしも照明条件をコントロールできるとは限らないということです。そのため、ポストプロダクションで照明の問題に対処する準備をする必要があります。Photoshopには照明を補正するためのツールがたくさんありますが、 どうやって それらを使用すること、そしてさらに重要なのは、 いつ そして どこ 使い方は簡単です。暗すぎる画像や色あせた画像を見分けるのはそれほど難しくありません。しかし、どのツールを使ってどの問題を修正すればよいのでしょうか。また、変更が正しい変更であるとどうやって判断すればよいのでしょうか。多くの人が推測で判断していますが、推測だけでは不十分です。結果は良いかもしれませんが、光の仕組みを理解すれば、素晴らしい結果が得られる可能性があります。 何 やるべきこと、そしてもっと重要なことは、 なぜ あなたはあなたがやっていることをやっている。
画像の露出の問題を修正するとき、それは照明です。ハイライト、中間調、シャドウを調整して最適なレベルとカラーカーブを実現するときも、それは照明です。実際、輝度に関係するものはすべて、文字通り画像内の光を制御することです。しかし、ここでのキーワードは「制御」です。本当に理解していないものを制御できるとは到底期待できません。これは、曲線とヒストグラムを把握するのに役立ちます。 ついについに、光と色を異なるものとして見るのをやめます。 色は光であり、その構成要素に分解される. グラフィック デザインで色を扱う場合は、以下に挙げる内容を詳しく理解しておく必要があります。なぜなら、光や色だけでなく、あらゆるところでこうした波のダイナミクスに遭遇することになるからです。特に 3D アニメーションに取り組む場合は、音波、アニメーションやモーション カーブ、手続き型テクスチャなどで遭遇することになります。
波の構造
それでは、私たちの波であるラーメンを理解することから始めましょう。まず、波を 3 つの構成要素に分解します。
- 波長: 波の長さ、つまりピークからピークまでの空間の長さ。
- 振幅: 波の高さ。波の山から谷まで(上から下まで)の高さ。
- 頻度: 波がどのくらい速くまたは遅く移動するか。波は常に動いているため、周波数は波がどのくらい速くまたは遅く前進するかを示します。
それほど怖くない科学
では、これらすべてから何が得られるのでしょうか? 波長、振幅、周波数を理解すれば、色、凹凸、滑らかさの物理的性質を制御できるようになります。しかし、それだけではありません。これらの同じ波のダイナミクスは、音などにも当てはまります。前に述べたように、波は他のものに力として作用するため、動的です。磁石が金属を直線上に引き寄せる力として作用するのと同じように、波には光や音を直線上に引き寄せ、特定の方向 (「軸に沿って」) に移動する同じ能力があります。これが「EM」フィールドの M の部分、つまり磁性です。例:
波長
- 波長 X軸に沿って作業する(水平、左から右へ)
- 光波の場合、波長は 色.
- 音波の場合、波長は ピッチ.
色: 光の波長を変えると、色がスペクトルの一方の端からもう一方の端にシフトします。波長が長くなると、色はスペクトルの赤の端にシフトします。波長が短くなると、色はスペクトルの青の端にシフトします。
音: 音の波長を変えると、音程が高音から低音に変わります。波長が長いほど、音程は低くなります。波長が短いほど、音程は高くなります。
振幅
- 振幅 Y軸(垂直、上下)に作用します
- 光波の場合、波の振幅は 輝度.
- 音波の場合、波の振幅は 音量.
色: 光波の高さが増加すると、光の強度と明るさが増加します。高さが減少すると、光の強度と明るさが減少します。
音: 音波の高さが増加すると音量が増加します。音波の高さが減少すると音量は減少します。
頻度
頻度 波長に反比例する…何だって?つまり 一方を増やすともう一方は減少するそれは反比例します。一方を変えればもう一方も影響を受けます。
色: 光波の周波数を変えると、波長が長くなったり短くなったりして色が変わります。周波数を下げると、色が赤外線に近づきます。周波数を上げると、色が紫外線に近づきます。
音音波の周波数(または「Hz」)を上げると、波の数が増え、音程が上がります。周波数を下げると、波の数が減り、音程が低くなります。
一定時間内に波が生成される周波数は、波の伝わる速さや遅さを示します。周波数を変更することで、波の速度を制御できます。
光と音波
波は「動的な」波と呼ばれています。これは、波が動き回って何かを行うからです。これは「静的」つまり「静止」しているという意味です。ここで学習する波のダイナミクスは、光、音、さらには動きを調整できるツールに付属するコントロール、スライダー、設定の使い方を理解するのに役立ちます。これらはグラフィック デザイン ソフトウェアのいたるところに存在します。したがって、ここで学習する内容は、想像もしなかった多くの場所で役立つでしょう。
光波と音波は同じ構造を持っています。波は波です。光波であれ音波であれ、その機能は同一です。どちらも伝わり、ユーザーであるあなたによって調整および制御できます。しかし、重要な違いが1つあります。光は他の輸送手段を使わずに真空中を自力で移動できますが、音はそうではありません。音は「機械的なつまり、無限の深宇宙の海を航行するためには、何らかのメカニズムが必要だということです。
波は宇宙を旅できる
宇宙を広大な海と考えると、光波は自力で移動できますが、音波は船がなければどこにも行けません。光波は魚のように、移動手段を必要とせずに自力で前進できます。これが、光が妨害されることなく驚異的な速度で宇宙を移動できるのに、音はできない理由です。水、空気、その他の流体力学のようなものが前進を支えてくれなければ、音波は静止しています。音波は移動できません。何ものも、あなたでさえも移動できません。これは、宇宙飛行士が宇宙や月への初期の旅で発見した、かなり恐ろしいことでした。
慣性に打ち勝つために何かを蹴り出さなければ、宇宙空間で好きなだけ暴れ回ることはできますが、前進する手段がなければどこにも行けません。しかし、いったん宇宙空間で動き始めると、動き続けます。あなたを止めるものが何もないので、ただ漂っていくだけです。抵抗するものが何もないので、方向を変えることも、自分自身を止めることもできません。泳ぐ人なら、最後に飛び込み台から飛び込んだときのことを思い出してください。水の抵抗に出会うまで、空中を自由落下しています。水があなたを押し返し、あなたのスピードを落とし、落下を止めます。その水がなければ、あなたはプールの底、つまり静止した物体にぶつかるまで、同じ速度で落下し続けます。
地球が少なくとも 45 億年にわたって自転しているのも、まさにこの理由からです。地球には大気がありますが、惑星としては宇宙の真空中に存在するため、同じルールが適用されます。空気は重要です。呼吸しているときにはそれほど実体がないように見えるかもしれませんが、信じてください...空気は物体です。水と同様に、大気も水と同じ抵抗力を持っています。惑星の大気と宇宙の真空の境界に押し付けられる固体は、こすれるときに摩擦に遭遇します。その摩擦により、物体は大気を突き抜けるときに熱くなり、燃えます。
光の放射特性は、非常に強力なものになります。 ない 光は固体なので、大気圏を突き抜けるときにそのような抵抗に遭遇することはありません。光が固体に遭遇すると、跳ね返るか(反射)、物体の表面で散乱します(拡散)。光だけで何の助けも受けずに、これほどの速さで宇宙を移動できるというのは、物理学の驚くべき偉業です。しかし、光が静止した物体に遭遇し、跳ね返って、宇宙を移動し続けることができるという事実は、まさに母なる自然の天才です。
まとめ
波の力学に関する新たな理解は、Photoshop やその他のプログラムをまったく新しい視点で見ることを意味します。光と音波の構造を理解した今、色に対する見方はこれまでとは全く異なります。次のレッスンでは、光の科学からカラー ピッカーがどのように生まれたのかを見ていきます。ただし、この波の知識には欠点があります。もしあなたが、すべてが大爆発で吹き飛ぶ壮大な宇宙戦闘シーンを見るのが好きなトレッカーや SF 愛好家なら、それを牛の糞便だと呼んでも構いません。これは作家側の芸術的自由です。なぜなら、物理学の現実ではあり得ないことだからです。宇宙には空気がないので、どんなに大きくても音はどこにも伝わりません。大きな爆発音は大気の作用なので、ビッグバンはまったくの無音でした。ハリウッドはこれを知っていますが、TV の脚本を書く場合はどうしますか?