暈渲法是地圖上表示地貌的一種方法，套用陰影原理，以色調的陰暗、冷暖變化表現地形立體起伏的一種方法。也叫“陰影法”。
暈渲所採用的是假定光源，假設光源在某一固定位置下發出強度不變的平行光線，地形各部位的受光量取決於坡面同光源方向的夾角，迎光面(陽坡)受光多而最亮即渲以明亮色調，背光面(陰坡)最暗即渲以濃暗色調，坡度越陡受光量少即渲以濃色調，坡度越緩受光量多即渲以淺色調。
基本介紹
- 中文名：暈渲法
- 外文名：hill shading
- 定義：地圖上表示地貌的一種方法
- 又稱：陰影法
- 最早使用者：德國的高曼
- 分類：斜照暈渲、直照暈渲及綜合照暈渲
概念,內容,繪製原則,套用,
概念
暈渲法又稱陰影法，地圖上地貌的表示法之一。它套用光影原理，以色調的明暗對比表示地貌的主體和地形的起伏。其基本原理：假設地形接受固定於某一位置光源的平行光線，隨坡面與光源方向的夾角不同，即可產生不同陰影效果。分有斜照暈渲、直照暈渲及綜合照暈渲，按其明暗變化規律進行暈渲。最早使用該法的見於1716年由德國的高曼製作的世界圖，其後的二百餘年來，直至目前，仍是一種常用而有效的方法，並常配合等高線法使用。
內容
暈渲法是根據假定光源對地面照射所產生的明暗程度，用濃淡不同的墨色或彩色沿斜坡渲繪其陰影，造成明暗對比，以顯示地貌的分布、起伏和形態特徵。按光源的位置分直照暈渲(光線垂直照射地面)、斜照暈渲(光線從西北45°方向照射地面)和綜合光照暈渲(以直照光源為主，斜照光源為輔)。按著色可分為單色暈渲、雙色暈渲及自然彩色暈渲。按對地貌的選擇性暈渲可分為全暈渲和半暈渲。常用的地貌暈渲主要是單色暈渲和多色暈渲（即彩色暈渲）。
單色暈渲是用一種色相（消色或某種色彩）的濃淡，或者是某色相的不同亮度來反映山體的光影分布。由於暈渲的實質是用光影來顯示立體感的，因此單色暈渲時的色相選擇應當以連續色調豐富的複色為主，即含有黑灰成分的棕灰、青灰、綠灰、藍紫、棕褐色等色。如果選用明亮的黃、鮮綠、橙、紅等色，就難以產生立體效果。彩色暈渲是用色彩的濃淡、明暗和冷暖對比來建立地貌立體感的，它比單色暈渲有更強的表達能力。
傳統製圖中，地貌暈渲的實現都是手工作業完成的，隨著計算機技術、圖形圖像技術和空間可視化技術的發展，目前主要採用計算機基於DEM數據自動進行地貌暈渲的方法。其基本原理是將地面立體模型的連續表面分解成許多小平面單元（如正方格網最大不超過l/4mm邊長），當光線從某一方向投射來時，測出每個小平面單元的光照強度，計算陰影濃淡變化的黑度值，並把它垂直投影到平面上。由於是用小平面單元構成一種鑲嵌式的圖形，所以選定的平面單元越小，自動暈渲圖像就越連續自然。
地貌暈渲法所採用的光源有三種：直照光源、斜照光源、綜合照光源。
直照光源
假設平行光線從天頂垂直地照射到地面，這種光源稱為“直照光源”。這是暈渲法最初採用的一種光源。在直照光源下，地面的受光量同該地面傾斜角的餘弦成正比例地變化。
在直照光源下坡度越陡陰影越暗的規律。按照這個規律，我們只要根據地圖上等高線的疏密變化判斷出坡度的陡緩，相應地畫上濃淡色彩(等高線越密的坡面著色越濃)，結果就得到了直照暈渲圖。
斜照光源
如果光線傾斜照射到地面，則稱“斜照光源”。這是目前普遍採用的一種光源。
在斜照光源下，地表面可劃分為陰坡面、陽坡面和平地面三種性質的坡面。
坡度大於0°、坡向小於90°的斜坡面朝向光源，稱為陽坡面。在陽坡面上，隨著坡度的增大，受光量也相應增加，因而黑度變小。在坡度為45°且正對著光源方向的坡面上，黑度為0。但坡度超過45°時黑度復又增加。
斜照光源下的複雜情況給地貌暈渲帶來很大的困難。暈渲時只有使山脈兩坡具有相當大的黑白反差才能得到鮮明的立體感。但是需要按光源方向確定山脈的陰、陽坡面，朝向光源的為陽坡，背向光源的是陰坡；當山脈走向同光源方向一致時，應局部的改變光源方向。
綜合照光源
假設用直照光源為主光源，斜照光源為輔助光源，則稱為綜合照光源。
在這種光源下，地貌各部位的明暗變化首先受直照光源的影響，遵循坡度越陡越暗的規律；其次受斜照光源的影響，使地貌又區分出陰、陽坡面。同斜照光源相比，在綜合照光源下，山脈陰坡黑度變化的規律相同，陽坡部分也是越陡越暗(當然比陰坡部分要亮得多)，在平地部分可以認為是最亮的。這就是綜合照光源下地貌各部位明暗變化的一般規律。
上述三種光源，比較起來，直照光源的暈渲能較好地表現地貌的坡度及坡形，但地貌立體效果差，陰影面積大，目前已被斜照光源取代了。但有些坡度圖仍用這種方法表示。斜照光源的暈渲有很強的立體感，對塑造地貌立體形態的表現力比較強，陰影面積較小，適用於多種地圖，因而能廣泛使用。綜合照光源的暈渲，它兼有直照暈渲和斜照暈渲的優點，但陽坡面上越陡越暗的原則在繪製大部分地貌形態時是不能採用的，而對某些河谷等地貌形態，它卻有較好的表現力。可以認為，綜合照暈渲是對斜照暈渲的補充。
繪製暈渲原圖是一項工藝技術很強的工作，除用毛筆墨暈外，還可採用美術噴筆暈渲。在斜照條件下對地面模型攝影所製成的暈渲圖表現力更好，利用計算機進行地貌暈渲也已實現。暈渲法的地貌立體感較強，但不能在圖上確定任意點的精確高程和坡度，常與等高線法和分層設色法相配合，用於小比例尺地圖和專題地圖上的地貌顯示。
繪製原則
暈渲是利用色調的明暗變化來得到地貌立體感的。這種具有連續變化的色調稱為半色調。根據斜照光源的幾何光學原理，結合地貌的一些基本形態以及半色調可以得出暈渲法的繪製原則。
②地勢越高，陰坡越暗，陽坡越亮。只用第一原則確定暈渲濃度的變化是不夠的，為了表現不同山脈的高度對比，提出濃度變化的第二原則。地貌暈渲的立體感強度主要取決於山脈陰、陽坡面的明暗對比，反差越強烈，立體感就越強，山脈就顯得越高，暈渲往往通過陰坡色調的濃淡變化來體現這個反差的，所以要用越高越濃的方法來表示山脈之間的高度對比。
必須指出，這裡所說的陰坡面越高越濃是指不同的山體，它不適用於同一山體的同一個坡面(凹形坡除外)。
