画法几何与阴影透视：解析基本原理和特点

照片之所以能“真实”地表现对象，是因为其成像符合人们的视觉习惯。照相机通过镜头将对象聚焦于“底片”上而成像，就如同人眼通过眼球水晶体将对象聚焦于视网膜上而成像（图10.1）。还可以做这样一个实验，当透过窗上玻璃单眼观察室外景物（如建筑物）时，若将所见建筑在玻璃上沿相应轮廓描画下来，就可以在玻璃上得到该建筑的“图像”（图10.2）。该图像与相机的成像原理也是相当的，所不同之处仅在于承受图像的载体在材料上和位置上有所变化。无论上述哪一种成像方式，它们均基于一个共同的投影原理——中心投影。

中心投影又称透视投影，其所形成的投影图便称为透视图。这一称谓是根据透视作图类似于上述实验而形象地得出的。无论是在胶片上、玻璃上，还是在纸上，当对象被“表现”后，对象最终都落在或画在了平面上。当原本处于“三维空间”中的对象之形状、体积、距离，乃至纵深效果等都被表现在平面上时，图上所呈现出的最典型的特征是“近大远小”，空间原来相互平行的直线最终将交汇于一点，除非这些彼此平行的线条同时也平行于画面（如胶片、玻璃等）。如图10.3所示为某世博馆室内的透视，它十分直观地表现了透视图的这一特点。

图10.1　相机及人眼成像示意

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图10.2　透视的实验

图10.3　透视实例

回到刚才的实验中，当笔在玻璃上描画所见对象的轮廓时，实际上是将眼睛与对象上“着眼点”之间的连线（即视线与玻璃的交点）确定下来并不断重复此过程，直至完成全图。实际的透视作图在本质上也是如此——求视点和对象之间的连线与画面的交点。简言之，就是求直线与平面的交点。并且，我们将这种交点称为点的“透视投影”，简称透视。