7.6. Закономірності розподілу світлотіні

Особливості світлотіньового зображення, характер розподілу елементів світлотіні в рельєфі пов'язано з напрямком світла і умовами освітлення. Найефективнішим є напрямок світла, що не співпадає з променем зору спостерігача; при цьому на формах чітко виявляються всі елементи світлотіні.

У практиці світлотіньового зображення застосовують прямовисне освітлення, при якому джерело світла направлено під кутом 90° до горизонтальної площини, і косе (бічне), де джерело світла займає проміжне положення між прямовисним і горизонтальним (рис. 7.7).

При прямовисному освітленні розподіл світла й тіні залежить від крутизни схилів, тобто чим більше кут нахилу поверхні до горизонту, тим менше кут падіння променя світла і, відповідно, її освітленість. При куті нахилу 90° поверхня повністю закрита тінню. Тут діє принцип: «чим крутіше, тим темніше».

При прямовисному освітленні велика частина поверхні є напівосвітленою (за винятком горизонтальної). При цьому спостерігається дуже слабка контрастність світла і тіні, що не створює виразного сприйняття специфіки форм гірського рельєфу. Вживання прямовисного освітлення дає добрі результати для зображення горбисто-ерозійного рельєфу. Велика частина поверхні рівнинного рельєфу залишається не затіненою, що сприяє поліпшенню читаності інших елементів змісту карти, а якнайменше освітлені круті схили ярів і балок чітко виділяються елементами світлотіні на світлому фоні рівнинної поверхні.

Рис.7.7. Схема освітленості поверхонь а — прямовисне, б — косе (бічне) освітлення

Відмивання при прямовисному освітленні має ряд недоліків:

1. Необхідність покриття великих площ тінню, що знижує читаність інших елементів карти.

2. Недостатність пластичного ефекту, оскільки промінь освітлення співпадає з променем зору.

3. Слабка контрастність світла й тіні, що ускладнює передачу всіх напівтонів.

І переваги:

1.Застосування принципу “чим крутіше – тим темніше” дозволяє отримати непогану читаність зображення рельефу.Крутизна схилів передається правдоподібно.

При косому освітленні в практиці оформлення карт найбільшого вживання одержало світлотіньове зображення рельєфу. У цьому випадку розподіл світла й тіні залежить в основному від напряму світлового променя. При косому освітленні напрямок світлового променя не співпадає з напрямом променя зору, що забезпечує більший пластичний ефект світлотіньового зображення. Косе освітлення дає різкі контрасти світла й тіні, підкреслюючи тим самим напрямок крупних орографічних структур і їх розчленованість.

Тіні, покладені при бічному освітленні повинні створювати тіньову пластику. При відмивані при бічному освітленні затемнення схилів буде залежати, в основному, не від крутизни, а від положення джерела світла. Відмивання при бічному освітленні характеризується наявністю контрастних переходів від темного до світлого і навпаки. При бічному освітленні розрізнюють два напрямки падіння світлових променів: за кутом схилення і за кутом нахилення. Кутом схилення називається кут, складений напрямком меридіана з проекцією напрямку світлового променя, а кутом нахилення – кут складений напрямком світлового променя з горизонтальною площиною.

Положення джерела світла, його висота над горизонтом, величина кута нахилення і в особливості кута схилення мають суттєве значення, оскільки від цього залежить не тільки якісний бік тіньової пластики, але і наочне сприйняття об’ємності рельєфу. Це питання ускладнюється тим, що джерело природної освітленості, тобто напрямок променів сонця, що освітлює поверхню землі, безперервно змінюється.

Але цей метод не дає правильного відображення крутизни схилів, збільшення тіні з висотою носить умовний характер. Інтенсивність світлотіні і її об'єктивний розподіл на поверхні можуть бути визначені через освітленість, пропорційну косинусу кута між напрямком світлового променя і нормалями до поверхні.

Набувши значення освітленості в різних точках поверхні, побудувавши ізофоти (лінії рівної освітленості), можна дати правильний розподіл світлотіней на різних елементах рельєфу. Але трудомісткість подібної роботи робить її мало реальною. Використання засобів автоматизації дозволяє розробити більш раціональні методи виконання світлотіньового зображення рельєфу на географічних картах.

При використанні косого (бічного) освітлення необхідно визначити азимутний напрямок світла, враховуючи, що джерело світла, подібно сонцю, міняє не тільки висоту, але і положення щодо сторін горизонту. Природні умови положення сонця, яке в Північній півкулі знаходиться велику частину дня в південній стороні небосхилу і довше освітлює схили південної експозиції, дають підставу для вживання південного, південно-східного або південно-західного освітлення.

Проте в картографічній практиці прийнято північно-західне освітлення. Це пов'язано з традиційним і найзручнішим положенням джерела світла при читанні, кресленні тощо, коли світло падає зліва (або зверху). Така постійність напрямку світлового променя спрощує нанесення тіней.

Найбільша пластичність при північно-західному освітленні досягається при висоті джерела світла біля 30°. Але це не означає, що промінь світла повинен мати чітко встановлений напрямок. Воно може коливатися (іноді навіть в діапазоні 70-80°) залежно від розташування форм і їх відношення, що зображуються один до одного, залишаючись в межах північно-західного напрямку і не порушуючи його закономірної дії на світлотінь.

Комбіноване освітлення засноване на вживанні декількох напрямків світла. Воно поєднує в собі принципи прямовисного і косого освітлень, а також повітряної перспективи. Суть останнього полягає в зміні кольору, пониженні чіткості й контрастності предмету з його віддаленням від ока спостерігача під впливом повітряного серпанку (каламутні середовища).

Прийом повітряної перспективи, широко вживаний у живописі для віддзеркалення далини, простору, дає хороший пластичний ефект у світлотіньовому оформленні рельєфу. Він досягається посиленням контрастності світлотіней неосвітлених схилів у верхній частині і деяким підтіненням освітлених схилів біля підошви (при розгляді зверху). Широкий діапазон зміни напрямку світла при комбінованому освітленні дозволяє зберегти більшу географічну подібність рельєфу. Але в практиці оформлення комбіноване освітлення використовується рідко зважаючи на складність врахування всіх світлотіньових змін прямовисного і косого освітлення для різноманітних форм рельєфу.

Контрольні запитання йі завдання

1. Що називають світлотіньовою пластикою?

2. Що входить до елементів світлотіні?

3. Які є графічні прийоми світлотіньового зображення?

4. Які географічні принипи світлотіньового зображення рельєфу?

5. Які є особливості відмивки основних форм і типів рельєфу?