Unidad IV: Sombras

Introducción

En el tema Clasificación y definición de perspectivas de la primera unidad, se mencionaron y explicaron de manera general varios tipos de perspectiva entre ellas la lineal y la de tono y matiz, esta última, se refiere específicamente a las sombras y brillos que percibimos en el acto de ver y que hace más cercana la experiencia a la realidad permitiendo así acercarse al objetivo de engañar al ojo de que se trata de la percepción 3D en superficies planas como el monitor de tu computadora, impresiones o fotografías.

El desplazamiento de la luz por ser un fenómeno físico puede ser perfectamente bien explicado por las matemáticas en su área geométrica y eso es lo que de manera básica haremos en esta unidad, entender como incide y se refleja la luz en los objetos, ya que es lo que vemos.

Empezaremos por clasificar los tipos de luces de acuerdo a su incidencia, luego la cantidad de luz que reflejan las superficies dependiendo del ángulo en el punto de incidencia de la superficie que es lo que produce el efecto de tono y matiz y en seguida estableceremos los métodos generales para dimensionar el alcance de la proyección de las sombras, con el uso de las herramientas que nos proporciona la geometría descriptiva y perspectiva.

En los siguientes temas haremos la aplicación de estos métodos en algunos cuerpos geométricos representativos. Pues bien comencemos pues a entender como se crean las sombras.

Para veas la importancia revisa lo siguiente http://pijamasurf.com/2014/04/somos-otros-genial-video-muestra-como-tu-rostro-cambia-con-la-luz/

Objetivos de la unidad Al término de la unidad, el alumno:
Dibujara la sombra que proyectan objetos geométricos básicos aplicando el método de la geometría descriptiva y perspectiva, para dimensionarlas con precisión.

Tema 1. Método

Objetivos específicos Al término del tema, el alumno: 

Reconocerá los principios geométricos aplicados en la proyección de sombras de líneas verticales, con luz de sol o artificial  y las tonalidades de la sombra de acuerdo al ángulo de incidencia.

Tipos de luz

Como lo hemos dicho antes la luz es un fenómeno radial ya que desde su punto de origen o el punto donde se refleja se desplaza en todas direcciones, esto es fácil de apreciar en la luz artificial, como la que produce un foco o una vela, pero cuando vemos la luz del sol la percibimos como si sus rayos viajaran de forma paralela, estas son las razones que nos permiten afirmar, para nuestros fines, que hay dos tipos de luces; las que se desplazan en todas direcciones de manera cónica (luz artificial) y las que se desplazan en una sola dirección de manera paralela (luz natural). En la montea estas luces la representaremos de la siguiente manera:

La luz artificial se representara  por sus proyecciones y su posición en el espacio y desde un punto propio. En el espacio denominado “L” se proyectaran los haces de luz en todas direcciones, no así en sus proyecciones horizontal y vertical (s y s´) donde dichos haces de luz solo se desplazaran sus proyecciones sobre los planos horizontal y vertical respectivamente.

La luz natural o luz de sol que por la distancia a la que esta de nosotros se le llama también punto en el infinito se representa  por la inclinación de sus proyecciones (s´ y s) con un ángulo cuyo vértice coincida con la línea de tierra aunque si el rayo es paralelo al plano frontal no se forma dicho ángulo y para obtener la inclinación de los rayos de luz en el espacio se lleva acabo su representación al espacio S. Te recomiendo ver primero cual es la dirección del rayo de luz en el espacio (S) con relación al objeto del cual quieres dimensionar su sombra, para después encontrar sus proyecciones cuando es necesario.

Para dibujar los haces de luz en el caso de luz natural utilizaras las escuadras en primera posición ya que dichos haces siempre serán paralelos a S, s.

Contrastes de tono y matiz, intensidad de luz y sombra

Es posible que conozcas una mesa de copia de imágenes con cámara fotográfica para sacar ínternegativos, en ella, la cámara se coloca en posición perpendicular central con respecto a la imagen a duplicar y las lámparas con un ángulo de 45º con respecto a dicha imagen.

La inclinación de las lámparas es para evitar reflejos (blancos) y áreas oscuras en la copia, esto tiene su razón de ser. Cuando la luz incide sobre la superficie de un cilindro o una esfera notaras que hay una zona donde se ve blanco (tono) por el brillo que ocasiona la luz y a partir de donde la luz pasa tangencialmente con respecto a la superficie toda esa zona ya no es iluminada y por lo tanto no se ve porque es negra (matiz), los cambios de blanco a negro no suceden de manera repentina, sino que lo hacen rítmicamente ya que el tono y el matiz de una superficie curva obedece al ángulo en el punto de incidencia con respecto a la tangente o sea que cuando la luz incide a 90º se produce brillo y a partir de donde el ángulo es igual a 0º esta la oscuridad, donde el ángulo tiene una inclinación de 45º se ve el color real del objeto y desde los 45º a los 90º se va aclarando el color hasta llegar al blanco y a esto se le llama contraste de tono. De los 45º a los 0º el color se va oscureciendo hasta llegar al negro y a esto se le llama contraste de matiz.

Para lograr estos contrastes con pigmentos; el tono lo obtienes al agregar gris claro o blanco al color puro (croma) y el matiz al agregar gris oscuro o negro a dicho color. Para los tonos y matices intermedios los debes de hacer proporcionalmente los porcentajes de cada pigmento en la mezcla proporcionalmente a su variación de  45º  a  0º (color + negro o gris oscuro) o de 45º a 90º (color + blanco o gris claro).

Para hacer más clara la aplicación de este concepto considera el siguiente ejemplo: cuando vas a pintar un coche rojo compras un solo color de pintura y lo esparces por toda la carrocería, sin embargo se ven en el coche brillos y sombras, y si quieres hacer una ilustración del mismo, en tu paleta tendrás que realizar las mezclas para que con sombras y brillos le des realismo y profundidad al coche. Lo que pasa es que la luz incide sobre la superficie del coche con diferentes inclinaciones y en la ilustración por ser un plano no existen las inclinaciones, como en el prisma octagonal que se muestra a continuación donde los rayos de luz inciden con diferentes inclinaciones con respecto a cada cara.

Espero que ya sepas como proporcionar la mezcla de los colores para lograr luces, sombras y contrastes de tono y matiz que harán más realista tu trabajo ahora solo lo tienes que poner a prueba hasta que domines la técnica.

Método

Como se dijo anteriormente los contrastes de tono y matiz, son otro tipo de perspectiva, que si los juntas con la perspectiva lineal cónica a uno o dos puntos de fuga el realismo se incrementa y resulta más convincente para quien lo mira. Por este motivo aplicaremos las sombras en objetos que ya dibujamos en perspectiva cónica.

Empezare por lo más sencillo que es la sombra que produce una línea vertical,  determinada por un punto A en el espacio y su proyección horizontal a. 

En el primer caso el segmento vertical esta a contraluz:

1. 
2. 
   
   
3. 
   
   

En el segundo caso el sol esta detrás del espectador:

Este método se aplica tanto con luz natural como artificial con la diferencia que en el caso de la luz de sol todos los rayos en el espacio son paralelos a S y las proyecciones en el plano horizontal de cada rayo paralelos a s en el caso de la luz artificial todos los rayos parten de un punto propio F que también termina interceptándose con su proyección casi siempre horizontal por ser la que coincide con el piso.

Como puedes ver el principio es muy sencillo, porque solo se trata de un punto que forma una línea vertical con su proyección, mas adelante te mostrare como todo se va resolviendo aplicando siempre este método el numero de veces que sea necesario dependiendo de la precisión que necesitemos para dimensionar las sombras.

En los siguientes dos ejemplos te mostrare la aplicación del principio anterior en un prisma con luz artificial y una pirámide con luz natural.

Es importante que aprendas a aplicar el principio básico y adaptarlo a las necesidades de cada caso, empezamos con estos dos problemas censillos para que te resulte obvia la aplicación.

Problema 1

Dibuja la sombra de un prisma cuadrangular con luz artificial. 

Como viste el principio siempre se aplica con respecto a la vertical. Aunque en algunos casos una arista que coincida con la vertical no existe, por eso es muy importante que visualices el carácter abstracto del principio que siempre se aplica independientemente de los elementos que se encuentren en el problema.

El siguiente problema es ejemplo de cómo en ocasiones el vértice en el espacio no coincidirá con otro vértice en la base.

Problema 2

Encuentra la sombra de una pirámide cuadrangular con luz natural.

Otras conceptos que debes considerar ya que en cualquier momento los puedes necesitar para ubicar la posición de la sombra son que:

a)       Las dos proyectantes forman un plano que corta a la imagen. O sea que se trata también de una intersección y conocer esas líneas de intersección te permitirá determinar los límites de las sombras.

b)       Aunque aquí estamos obviando los pasos para obtener la perspectiva, recuerda que todo el proceso es reversible y si algún límite de la sombra se te complica regresa a la montea de proyecciones ortogonales y resulte en ella el problema.

Estos dos puntos no los demostrare porque ya fueron tratados en su momento.

Si te diste cuenta el principio siempre es el mismo. Encontrar la sombra de las verticales y después unirlo de acuerdo a la lógica del objeto por lo tanto no es difícil aunque si el proyecto es muy grande tendrá que ser laborioso y si no organizas confuso, en los siguientes temas aplicaremos lo aquí expuesto.

Actividades de aprendizaje

experiencias y observaciones de los conceptos mencionados. Toma como base las siguientes preguntas:

1. Coincidencias y diferencias entre la luz natural y la luz artificial.

2. Aplicación de los contrastes de tono y matiz en la comunicación visual.

3. Tu experiencia con pigmentos en diferentes técnicas oscureciendo y aclarando colores.

4. Qué pasa cuando hay muchas fuentes de luz.

Actividades de aprendizaje

1. Dibuja y redacta cada uno de ejemplos en boceto; 1 de luz artificial, 1 de luz natural, 1 de tono y matiz, 1 de sombra de línea vertical a contra luz y 1 con luz detrás del observador, 1 para el prisma y 1 para la pirámide.
2. Una vez que conozcas la solución y los puntos significativos dibuja la lámina en limpio.

Tema 2. Objeto compuesto

Objetivo específico Al término del tema, el alumno:

Aplicará el método de proyección de sombras en perspectiva a figuras que se puedan descomponer en más formas geométricas como el cuerpo humano para que pueda determinar la sombra de objetos complejos.  

El cuerpo humano es una forma muy importante en perspectiva ya que permite entender al observador la dimensión que puede tener un espacio (un cuarto o sala) o un objeto (un meteorito o un celular), este no se incluye en el programa de geometría porque lo ven en la materia de dibujo. Recuerda que cada uno de los ejemplos que te presento, son para que los apliques en algún momento y no se te dificulte en el momento de la actividad.

Pero aquí lo tomaremos por la importancia que tiene que cuando integres figuras humanas la sombra se genere bajo la misma lógica de todo el proyecto.

En el primer caso se determinara la sombra de una persona a contra luz con luz artificial.

Repite estos pasos cuantas veces sea necesario hasta que puedeas definir

Actividades de aprendizaje

Dibuja y redacta cada uno de los pasos en boceto 5 para la luz artificial

Temas 3. Plano en declive y 4. Planos escalonados

Objetivos específicos Al término del tema, el alumno:

 Empleara el método geométrico para determinar la sombra de un plano con declive y un escalonado y apreciar la deformación originada por estos para hacer más realistas sus gráficos.

Plano en declive

Esta es otra forma que físicamente encontramos por todas partes, lo que le da su relevancia, por eso también lo veremos como un caso específico, aunque para fines didácticos lo trataremos separadamente.

En el siguiente ejemplo te mostrare como determinar la sombra de un plano con declive sobre el suelo y como se vería esta  proyectarse sobre otro cuerpo.

Si en el que hiciste se te complica recurre a la motea para que puedas ubicar la sombra en el plano inclinado.

Otra forma de encontrar la solución cuando de plano se te dificulta, puedes ubicar puntos sobre las aristas inclinadas del plano y verlas como líneas verticales junto con sus proyecciones horizontales para ir dimensionando una por una, hasta que encuentres la lógica de proyección.

Planos escalonados

Aunque las escaleras difícilmente las encontraras de manera natural, en nuestras obras arquitectónicas y civiles las vemos con profusión, aunque los profesionales del diseño y la comunicación visual casi nunca diseñamos escaleras si las llegamos a incluir en alguna estenografía o cuando hacemos una museografía o un ambiente de marca y unas escaleras forman parte de la locación tenemos que considerarlas como parte de nuestro proyecto de comunicación visual.

En el siguiente ejemplo te mostrare como determinar la sombra de un plano escalonado sobe el suelo, a contra luz con luz natural.

Actividades de aprendizaje

Dibuja y redacta cada uno de los pasos en boceto;

8 de planos inclinados

6 de planos escalonados.

Una vez que conozcas la solución y los puntos significativos

Temas  5. Planos sobre volumen, 6. Prisma sobre volumen, 7.Volumen con adición, 8. Giro de volumen con adición y 9. Planos interiores.

Objetivo específico Aplicara el método geométrico para determinar las sombras en plano sobre volumen, prisma sobre volumen, volumen con adición  y giro y planos interiores para que encuentre su relación en la realidad y calcule el alcance de estas.

Planos sobre volumen

Aunque no hay muchos ejemplos de este concepto a nuestra alrededor un objeto en forma de plano puede ser un espectacular, como el que se muestra en la foto, que proyecta su sombra sobre una casa que es un volumen.

También un papalote que proyecta su sombra sobre cualquier cosa es otro ejemplo donde el plano es un objeto. El plano no tiene tanta impotencia por los soportes que puedas encontrar con tales característica, su importancia radica en que gran parte de los cuerpos que encuentras en las cosas humanas se pueden descomponer en planos como el techo y las paredes de un edificio, es por esto que se usa como caso especial para ejemplificar la manera de calcular la sombra.

Ahora aplicaremos el método en el primer ejemplo que tomamos en este tema aplicando luz natural.

Dibujaremos un plano en posición vertical, como un espectacular, y un volumen cuadrangular.

6. Prisma sobre volumen

En el entorno urbano, hay muchos casos de formas prismáticas que reflejan su sombra sobre otros objetos, como las columnas que proyectan su sombra en la pared. Podemos dar muchos ejemplos, pero espero que con éste te des cuenta de la importancia de la aplicación del método en este caso específico.

 A  continuación te mostrare como se aplica el método geométrico de las sombras en un prisma que proyecta su sombra sobre un volumen.

No lo olvides, el secreto esta en seguir la sombra de cada línea vertical por la superficie del volumen. Si sigues con problemas para la determinación de los límites de la sombra piensa que se forma un plano que corta al volumen como si fuera una barra de mantequilla.

7. Volumen con adición

Cualquier volumen al que se le agrega otro elemento es un ejemplo de este caso especial de sombra, en la foto que se muestra a continuación la casa es el volumen y el farol es la adición o las rejas y marquesinas de las ventanas.

A continuación aplicaremos el método de sombras a un prisma rectangular adicionado de oto prisma en su parte frontal, encuentra la sombra que produce con luz de sol desde atrás del observador.

En este tipo de sombras no se dibuja la parte debajo de la sombra sino la que esta por arriba todo es siguiendo la lógica de construcción. Piensa que es como un techo o una marquesina y creo que de esa forma te sera más cotidiano el concepto de este caso específico de sombra.

Giro de volumen con adición

El sol sigue su trayectoria haciendo que las sombras se recorran, esto es lo que haremos, que el ángulo formado entre la proyectante S y su proyección s primero será recto y luego mayor a 90º y veras como la sombra se recorre como pasa a lo largo del día.

Para que no sigas copiando continua con los siguientes pasos aplicando el método como hasta ahora.

Como puedes ver puedes hacer una animación de cómo la sombras van cambiando de posición conforme avanzan las horas. Aunque es una figura retórica ya muy conocida, es una forma comprensible para todos del paso del tiempo, tal ves con ello la gente no pueda calcular la hora con exactitud pero se da una idea.

Planos interiores

Cuantas veces no haz visto entrar la luz por la ventana o puesta de tu casa, se percibe una sensación como de esperanza o calidez, tal vez por eso se use tanto en las ilustraciones, en eso consiste este tema, la manera de determinar hasta donde entra la luz y como se ve en los planos que delimitan el interior.

En el siguiente ejemplo de trazo se vera  en un prisma hueco, hasta donde entra la luz de una lámpara.

Cilindro

El cilindro es otra forma muy utilizada como columnas, las patas o la superficie de un mueble, es por eso que se hace relevante ejercites la aplicación del método en cuerpos con estas características.

En el siguiente ejemplo determinaremos la sombra de un cilindro a contra luz con sol.

De cualquier superficie curva puedes proyectar su sombra solo tienes que descomponerla en puntos y después convertirla en líneas verticales para encontrar la sombra de cada una y después determinar por que puntos pasa el contorno de acuerdo a la lógica de construcción.

Prisma sobre prisma triangular

Aunque podría estar contenido en el concepto de planos con declive, este es un caso que se presenta también con frecuencia en los techos de dos aguas o en casas cuadradas que no están alineadas. En la foto se muestra como la sombra se deforma sobre los planos inclinados con diferentes inclinaciones y direcciones.

Para demostrar la aplicación del método usaremos un prisma cuadrangular que proyecta su sombra en un prisma triangular acostado con luz artificial.

Recuerda que en el prisma triangular al igual que en la pirámide que se ejemplifico en los primeros temas, el punto en el espacio tiene su proyección horizontal en la intersección del eje con la base.

Muro con vano

Aunque parece complicado solo se trata de una pared con un orificio que puede ser para una ventana o una puerta, que cuando se trata de construcciones con estilos clásico o rústico suelen verse más interesantes.

En el siguiente ejercicio encontraremos la sombra que proyecta el vano de un muro que se encuentra frente a nosotros por un arbotante sobre la banqueta.

En este caso el secreto esta en localizar puntos intermedios como en D que se encuentra en la fachada que produce la sombra en el plano interior del vano, fíjate como encontramos una proyectante que coincidiera con la línea Cc y en la intersección de dicha proyectante con la proyección de la línea ab, localizamos la proyección d para luego ubicar en el espacio D, en este caso el método se aplicó de manera reversible, que es la principal característica de todos los métodos matemáticos.

Prisma sobre terreno hundido

En colonias ubicadas entre colinas este caso también es común, aunque nada recomendable ya que la construcción queda a dos aguas o sobre un arrollo y es seguro que algún día se inundara, pero existen casos como las columnas de un puente que resultan indispensables estructuralmente, como las del ejemplo donde las columnas tienen forma de prismas y su base esta en lo mas profundo del terreno hundido. 

Para terminar los casos significativos parta la aplicación del método de sombras tenemos este donde el prisma esta en el fondo de un campo hundido.

El secreto esta en mantener bien claro donde se encuentra el piso (parte más baja) y desde ese nivel hacer todos los cálculos.

Espero que la aplicación del método en los diferentes casos específicos te facilite la comprensión y aplicación y no olvides que cuando encuentres gran complejidad el secreto esta en dividir para que veas las cosas más sencillas, porque como puedes ver el principio de la sombra de una línea vertical es de lo más fácil que hay.