“日出江花红胜火”是白居易描写日出江面的一句词，这句词中的“江花”的解释一直都有争议。大部分人支持“江边的花”这一解释，但是我认为“江花”应该解释为“浪花”，且看下图(dawn.image1)。日出时，太阳“染红”了整个东方，太阳光斜射到海面，由于菲涅尔(Fresnel)效应造成强烈的反射，致使海面也呈现出热烈的红色。从某种意义上说，整个环境呈现出壮丽的红色比江边的小花泛红更能体现出日出的意境，所以我支持后一种观点。

dawn.image1

注
菲涅尔效应：根据菲涅尔公式，光的反射率可以用以下两个公式计算 

 (1)

(2)

当一束自然光照射到两种介质的界面上时，可分解为光矢量在入射面内的偏振光（P光）和光矢量与入射面垂直的偏振光（S光）。Rp 、Rs分别表示两种偏振光的反射率；
如图dawn.image2所示，n1表示外介质的折射率，n2表示内介质的折射率；
i1表示入射角，i2表示折射角，i2折射角可以通过以下折射定律得到；

 (3)

最终反射率是Rp 、Rs的平均值，通过以上公式的代换可知Rp 、Rs只和入射角i1有关。（如果读者朋友对偏振光感兴趣，可以查阅相关资料。）
乍看之下，很难找出Rp 、Rs和i1的变化规律，笔者是maya用户，为描述这个规律完成了一个mel脚本( fresnelTest.mel )，

在maya中输入fresnelTest [index]就能得到入射角i1从1变化到90所产生的结果。([index]是n2与n1的比值，水/空气的[index]大约是1.33，玻璃/空气的[index]大约是1.55，eg. 输入fresnelTest 1.55)
结果，随着i1的增加，Rp先变小再变大，i1 = arctg(n2/n1)时，Rp=0，达到最小值。
i1 = arctg(n2/n1)这个角被称做布儒斯特角，它在物理上有重要的意义，当光以布儒斯特角入射时反射光为线偏振光，折射光为部分偏振光，这里不再赘述。
另一方面，随着i1的增加，Rs单调增加，而Rp 、Rs的平均值也是单调增加的。
所以我们得出了最后的结论，随着入射光的入射角的增加，入射光的反射率也增加！

dawn.image2

那么，为何日出时东方会呈现出红色呢？包括笔者在内的许多人都会脱口而出：“色温低！”但是从更理性一些的角度思考，色温并不能从根本上解释这个问题。(色温概念并非本文重点，不做详细描述。)其实，光的散色能力因光的波长不同而不同，波长越短，散射能力越强，越容易被散开。通过上一节的介绍，我们已经知道，蓝光的波长比红光短，所以蓝光在特定环境下的散射能力比红光强。如图dawn.image3，日出的时候，阳光斜射地面，阳光需要穿过很厚的大气层，蓝光由于散射能力很强，所以在到达地面之前就已经被散射光了，我们只能看到蓝光在天顶和西方的散射。

注:
光在传播过程中，会不断遇到障碍物，当障碍物比可见光的波长大很多时并且不均匀时，光就被弹向四方，就像雨滴打在地面上一样，这个现象叫光的漫射；但当障碍物的大小和波长差不多的时候，障碍物会有选择性得透光光线，而使得另一些光的传播方向发生偏转，就好像三棱镜能让光散开一样，这个现象叫光的散射。

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CG中，破晓场景灯光，主光一般设置为红色，补光选择深蓝色，光比大约8:2，灯光与地面夹角5-25度。其实此时阳光与地夹角并没有这么大，但是CG画面中如果角色或物体投影过长会让画面很堵，所以此时灯光与地面夹角的宽容度比较大。图dawn.image4是笔者对这个时段光线的演示。

dawn.image4

由于，“日出”积极的寓意十分明显，我们一般在这个时候表现一些积极和有朝气的气氛，也可表现一些浩大的场面，但总体来说都是很轻快的。同时，日出前的昏暗也可以用来表现一些阴暗的东西，利用日出这一时刻来表现从阴暗到光面的过渡会有戏剧性的效果。(dawn.image5)

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出处：tgjay.com
责任编辑：moby

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