虽然我们大多数人一生都在观察周围的世界，但却很少有人停下来想一想大脑是如何感觉肉眼所见的一切的。大部分时候这些具体的事物立刻就被缩减成了某种符号表达式，所以我们不可能停下来去考虑面前的光影作用等问题。但在成为一名艺术家的过程中，你就不能不有所超越了。这里引用一下著名诗人、小说家、科学家约翰恩沃夫刚.范.高什的话：
虽然它看上去是最容易的，但却是所有事中最困难的：去观察眼前所见的一切。
高什并不是唯一注意这个问题的人。关于这个问题还有许多名言：
我看到的和你一样多，但我已经把自成了一个善于观察的人。
——夏洛克.赫尔姆斯《漂白士兵历险记》
从某种角度上来说观察是一种艺术，必须进行学习。
——威廉.赫斯切尔 著名天文学家
天王星的发现者，并证明了红外线的存在
“观察”必须经过学习，事实上它是每位艺术家开始时必须学习的技能。数码合成师当然也不例外，特别是如果它们想要创造出的图像真实可信的时候。某些数码合成还可以用来创作超现实图像或虚拟图像，但正如本书前面所述，必须要让人能够相信场景中的所有物体都是由同一摄像机同时拍摄下来的。
可以用来帮助艺术家学习观察的优秀书籍有很多，其中的一些我们收录在书尾的参考文献中，但还有许多书也涉及这个课题。但是光阅读是远远不够的，必须进行实践。即使你不从事素描或油画，也不是摄影师，更好地观察周围环境的时间也是有的，所以你要尽力去准确的理解大脑是如何分析所见图像的。
为了将元素完美地与场景结合起来，你花在合成上的时间越多，你对什么事物重要这个问题了解的也就越多。这里有许多方法可以用来引起肉眼熟悉的视觉暗示，因为每幅图像都是光和影的复杂混合物。在本章和下一章（具体讨论场景中光的作用）中，我们会提供一些在创作合成图像的过程中直接适用的信息。
判断色彩、亮度以及对比度
在将元素和场景结合时，最重要的工作之一就是要在色彩、亮度和对比度方面使之平衡。不同的人判断色彩的能力可能会有一些差异，但这决不仅是遗传方面的原因。与之相反，事实上，一双对色彩敏感的眼睛是可以通过学习获得的，通常这要经过大量的实际操作。
从书本上学到判断色彩、亮度和对比度的能力几乎是不可能的，但我们也应该注意几个重要的原理。其中最重要的是，对色彩的感觉（以及亮度、对比度）受外界因素的影响很大。该原则的典型事例可参见图12..1。虽然三种情况中内部圆圈的颜色都是一样的，背景颜色越黑，它就变得越亮。研究感觉的科学家把这种现象称作“同步对比原则”。对彩色图像来说，该原则同样适用。当一种颜色被其互补色调围绕时，它会显示更鲜明更饱和——比如红色周围是蓝绿色或绿色时。
判断一个元素或场景中的整体对比度还取决于观看的环境。实际上，在一个非常明亮的环境中观看一幅具体图像会使眼睛作出错误的判断——会过高估计其应有对比度。同样，在较暗的环境中观看图像会低估其对比度。
更困难的是，事实表明，饮食也会影响人判断色彩有能力。在二战期间，美国政府做过一系列该方面的试验，研究者试图让水兵具有肉眼看见红外信号灯的能力。通过使用饱含某种维生素A的食物，他们发现试验者的视野真的发生了变化，开始对红外某部分光谱越来越反感。但该试验最终结束了，因为电子状置的发明使我们可以直接观察到红外光源。
由于人类的视觉系统对环境的影响是如此敏感，第三所以我们在判断色彩时要尽量对环境进行控制，要在尽可能相似的环境下观看不同的图像。如果你是在电脑显示器上对两幅图像进行比较，你就必须确保周围的（包括屏幕内的和屏幕外的）不能影响你的判断。有些人会尽量从视野中去除尽可能多的色彩，使屏幕背景和视窗的边框都成为自然的灰色调。我们也曾提到一些数码软件可以用来对具体像素或像素群进行取样，灵活地使用这些工具可以在判断和同步不同面板之间的颜色时给予你很大的帮助。
要注意的是，物理媒介也会对图像色彩和亮度的感觉产生极大的影响。比如将电脑显示器上的图像传送到电影上去时，色彩会发生什么样的变化，这一点就很难判断。第九章中我们已经提到，在讨论观察图像的方法时，你必须保证用来判断色彩有显示器已经调校到尽可能精确的程度。为了帮助创作一幅精确的彩色图像，我们经常会使用必要的分裂手段。这种分裂是一系列静态图像，它是参照图增加的色彩或亮度方面的替补图像。本质上来说，这些图像却是合成师在数码领域中“最佳猜想”的轻微变形。这一系列图像都将被转换成电影格式，然后在这些不同的图像中选择最终色彩和亮度。然后被选图像的参数就会被用于整个图序，从而创作出有着合适色彩平衡的最终合成图像。
摄影镜头
我们不仅需要学习如何用肉眼来观察周围的世界，而且由于我们可能会用某种摄像机来拍摄一些类似的影片，所以我们也需要学习摄像机是如何感觉这个世界的。换句话说，数码合成师不仅要自己学会观察，而且需要学习如何用摄像机来进行观察。
最重要的是你要记住在使用摄影机就是用来拍摄场景的表达。结果图像和希望的一样，和源场景非常相像，但图像中包含的信息只是原场景的一个子集合而已。首先，它明显就是三维场景的二维表达方式。在观看图像时移动你的脑袋和真实场景中移动脑袋时获得的信息是不一样的，这包括在深度的感觉上，以及被其它物体遮挡住的物体会露出来这几个方面。
在拍摄的细节数量方面，拍摄图像也只是真实场景的一个子集。真实场景的分辨率实际上是无限的——放大或移近某个物体会继续给你提供新的信息，不管你走得多远或多近；而对拍摄的图像来说，如果过近地进行观察的话会有破裂的感觉。
最后，在录制的色彩和亮度范围方面，拍摄的影片也是有限的。场景中的区域如果高于或低于某个定值时只能被记录成“白色”或“黑色”，而实际情况里这些区域存在着大量的阴影变化。
在处理图像数据时记住这些限制特性是很重要的，因为在一个特定的合成中，经常会出现没有拍摄到足够的信息来满足变化效果的需求的情况。这个问题也在15章的前几节中会具体探讨。
除了拍摄的影片中原有的维数的，细节的以及范围上的限制以外，你也应当了解用来拍摄影片的装置的特性。不管处理的是电影还是电视，对快门装置和镜头必须进行详细分析，模拟要尽量精细。如果你处理的是电影（同样，即便你处理的图序目标为电视制式，你也会经常发现你的元素是来源于电影的），你就需要注意一些与电影材质相关的问题了，比如杂点特性。
即便你不合成活动的元素，大部分这样的问题同样也是很重要的。考虑一下人工制作场景的过程，从电脑制作的图像到传统的模型模拟，都倾向于从真实镜头的动作中提取视觉标记。
距离和视角
合成师处理的最大的一个任务就是提取出元素并决定它们在场景中的深度位置。将两幅二维图像重新组合使它们有一个三维的关系并不是一件小事，其中需要用到很多种技术。
由于加入场景中的关系一般不是在同一环境中拍摄的，有许多标记必须经过处理才能合适地定义元素相对于镜头的距离——主要的视觉特殊操作是要让观众能够判断场景中不同物体的深度关系。这些特殊操作包括物体叠加，相对缩放，氛围效果以及区域深度。最重要的一个操作是摄像机拍摄的角度，稍后我们会具体论述。
对那些从事业余或专业摄像的读者来说，这些信息中有许多想必已经很熟悉了。不管你用的是可置放的“Point and shot”摄像机还是专业的电影摄像机，基本的摄影概念是相同的，要想了解摄像机的工作原理，最好的方法莫过于去试用一下。
中等价位的35毫米SLR摄像机允许用户控制曝光度，速率以及镜头设置。家用摄像机更是允许大量的控制并且具有几乎即刻回馈的优点。这里的目的是要明白摄像机是如何将三维场景.

角度和摄像机
视角与场景中物体大小和距离的关系有关。更具体地说，它与感觉到的物体的大小和远近以及可以影响这种感觉的方法有关系。合成师们就需要注意这些问题，因为他们需要不断调整距离与大小之间的关系，从而使物体与场景结合起来。本节中我们提供的大部分信息在任何优秀的摄影书籍中都能找到。通常比我们这里讲得还要详细，但鉴于它的重要性，我们在此会尽量对该问题作一个总介绍，而更深入的研究留给读者自己去进行。
看一下彩图38，该图是在16英寸以外，以24mm镜头拍摄的。彩图39拍摄的距离要远很多，大约有4英尺，使用的是85mm的长镜头。注意一下这两幅图像之间的视角的差异。蜡烛表现出来的大小和距离的差异是很明显的——在图38中，蜡烛看起来是明显分开的，而在图39中，看上去好像紧了许多。
视角的不同是由于场景从两个不同角度进行拍摄的缘故。如果我们靠近或远离某个指定场景，场景内的物体间的空间关系也会随之改变，会扩大或压缩，一个很常见的错误概念就是认为差异是因为使用不同镜头拍摄的缘故。事实上确实不同焦距的镜头可以用来表示这种差异，但最好是认为镜头只是用来对场景进行一定量扩放的简单装置。在本例中，彩图39中的场景是经过了85毫米镜头放大的，所以场景中的物体看起来和彩图38差不多。但镜头本身并不能完全决定视角的转换，看下下彩图40，它是在和彩图39相同的距离上进行拍摄的，但使用的是和图38中相同的24mm镜头。具体来说，可以看一下盒子所围绕的区域，你会发现物体之间的视角关系和图39是一样的。镜头截然不同，但视角却是一样的。起初你可能会认为这不过是个细小特征，但如果不对此重视的话，你就要自己承担风险，特别是你在为一场景拍摄不同元素时，这个问题我们会在第13章进行探讨。
离开镜头越远的物体，就会失去它们的视角感：它们与其它物体之间的纵深度关系就会被忽略。那么，当你使用长镜头或者望远镜头时，你就会发现场景会显得越来越扁平，而物体也仿佛在同一深度上面似的。这种效果由于观看物体的距离造成的。与此形成对比的是，那些离镜头越近的物体（那么就需要用宽角镜来进行拍摄了），它们之间的相对深度越强。回过来再看一下彩图38和39，注意距离对蜡烛位置产生的明显变化。彩图39显得它们之间相对距离变化很小，蜡烛显得很扁平，而且表面上看大小也很相似。
严格说来，在讨论像这样的视角间距时，你应该谈及镜头与物体之间的距离。但是，尽管包含了这样的基本原则，通常更方便的做法是以使用的镜头长度而不是以和镜头之间的距离来区分影片。镜头的焦距是一个非常简单的信息，而场景中物体与镜头的距离却是很难确定的。所以，我们说场景是以长镜头拍摄的（那就意味着它们离镜头的距离很远），场景会趋向于扁平而且缺少角度感。而如果场景是以广角镜头拍摄的话（说明离主角很近）就会更有角度感。我们通常都会使用这个术语，但同时宣传镜头本身会造成变形这个神话。
深度线索
到现在我们已经了解了与镜头之间的距离是如何影响场景的视角这个问题，下面让我们再看几个可以用来给物体定位的视觉线索。我们称之为深度线索，并将其分为基本的几个类别。
遮盖
最基本的线索就是一个物体位于另一个物体的前面，使第一个物体完全遮盖，或部分遮盖住第二位物体。如果你将一个真实的前景元素放入背影中时，这丝毫不成问题，因为你的前景物体会遮盖住中间的一切物体。但如果你的前景元素实际位置在场景中间的某个地方，你就需要在背景中分离出一些物体用来部分或偶然地挡住新的元素。或者你也可以简单地将真实存在于前景中的元素直接加入。
相对大小
另一个可以帮助我们判断物体方位的线索是这样一个事实：物体距离镜头越远，就显得越小。理论上来说这非常简单而且很明显。但在实际操作中，当物体放入场景中时，其合适大小却是很难决定的。这一点在你向场景中添加平时人们不常接触的物体时特别明显。比如说你就很难判断这到底是一头离镜头很近的中型恐龙还是一头远离镜头的巨型恐龙。
某些情况下可能会有一些附加信息（比如设定的计量单位）可以用来帮助决定物体的相对大小，但更常见的是你必须根据设想中的合适尺寸对元素进行缩放。要学着使用场景中的其它物体来作为决定相对大小和位置的线索。即使场景中没有和新元素相同大小和离镜头相同距离的物体，你也可以通过对附近物体的观察来推断新元素的合适参数。
同样，在进行这些估算时要当心场景的整体视角。这点在你需要处理面朝镜头或背向镜头运动的物体时就显得更重要了。在这种情况下，你还需要绘制物体的缩放。缩放的变化量不仅取决于物体运动的速度，而且还要受限于场景所使用的视角。如果该场景是由长镜头进行摄制的。那么表面大小变化就没有用宽角镜头摄制的来得那么剧烈。
运动视差
运动物体以匀速穿过画面时，如果离镜头或观察者近，那么某运动量就大，反之亦然，这一现象我们称之为运动视差。不管是物体本身移动，还是观察者和镜头相对于物体发生了运动，这种现象都是存在的。该现象的原因与物体的运动距离以及它在摄像机视野中的运动百分比的比例有关，这可以参考一下图12.2中的例子。离镜头100米的物体在该方向上移动20米，在视野中仅仅移动了25%的距离，而同样的20米的位移，如果物体离摄像机仅40米远，就完全穿出了整个画面。
氛围效果
一个更细微，而且经常会被忽略的线索就是场景中的氛围效果。随着物体慢慢远离摄像镜头，效果就会随之增强。氛围效果包括薄雾、烟雾、烟和浓雾，但即使在最晴朗的大气里，远处的物体仍然会受到大气的影响。空气本身并不是完全透明的，任何其它的气体和悬浮物都会增加空气的不透明性。
我们可以看一下从月球表面拍摄的图片，由于缺少大气层，所以即使很远的物体也有着鲜明的对比度，阴影也要浓很多，总体上来说很难判断这些物体的大小和位置。几英里外拍摄的照片看起来也好象是从相对较低的高度进行拍摄的，地平线也过于靠近。当然，造成这种情况的部分原因要归于月球较小的直径，所以地平线相对也短一些。但仅仅这一点并不能解释这种效果以及判断远方物体大小的难度的增加，最主要的原因还是因为缺少了大气层，所以我们的视觉受到了欺骗。
看一下彩图94。注意一下远处物体对比度的损失：
可以看到，黑暗的区域被亮化了，导致整幅图像某种程度上光线的扩散。总的来说，较暗的区域就应该具有周围氛围的颜色，在晴朗的天气里，随着物体逐渐远离镜头，物体上黑暗区域或阴影区域应该稍微染上一点天空的淡蓝色。如果物体在浓雾里或水里的话，这种效果将会更加明显。
域深
如果你注意一下周围的摄影图像，你就会发现几乎没有一个场景中的所有元素都在焦距之内。摄影机的镜头实际上只能聚焦到一定距离，在该距离之内或之外的一切物体都会出现散焦现象。幸运的是，事实上镜头存在一个距离范围，在这个范围内制作出来的图像的焦距也是可以接受的，而这个距离范围就被称作域深。彩图41中的场景的域深就很深，照相机聚焦于该排蜡烛的中心那根，而周围的蜡烛随着离焦点距离的增大，散焦的程度也越来越大。
对“可接受焦距”来说，不存在什么不可触犯的规则。用来测量图像中散焦程度的方法被称之为“光圈”，也就是理想点位于焦距之外形成圈的直径。不同的生产商在这方面的规格上会有所不同，但有一个常用的规格是在35mm的底片上焦距内图像的光圈一般少于千分之一英寸。现实世界里，人们会根据镜头上生产商的印记，不同的表格（比如大百科全书中参考所用的和美国摄影者操作手册中包括那种），或者（最常用的）他们自己的眼睛来判断特殊场景或镜头设置的域深。
顺便提一下，不要把域深和焦距深度相混淆，焦距深度是一个非常特殊的术语，意指镜头与胶片之间的距离，使图像能够被映射到胶片上去。
指定场景的域深取决于很多不同的因素。这包括镜头的镜径、焦距以及焦点到镜头的距离。大多数合成需要合成师处理焦距不同的元素，所以了解给定场景中决定焦距范围的因素是很重要的。
熟悉域深如何工作的最好方式就是使用静止摄像机，如果你能控制它的镜径和镜头长度就更好了。如果你要处理的图像的域深是限定的，你就会发现离摄像机的焦点越远，域深就越宽。实际上，如果你将物体的距离加倍，其域深就会变成原来的四倍：域深和距离的平方是成正比的。同时你也可以注意到如果你使用变焦镜头的话，镜头的焦距越小，物体的域深就越大。也就是说，域深和镜头焦距的平方是成反比的。最后，你使用的镜头直径越大，域深也就愈浅。
所有这些信息对拍摄者来说要更有用一点，因为合成师很少能够获取足够的场景信息来手工计算实际域深，但当你缺少其它线索时，这方面的知识还是有用的。通常主要的可用域深线索是场景中的其它物体，这可以指导你判断元素的聚焦程度。如果背景图中没有和前景元素离镜头一样距离的物体，你就只能进行推测了，这时就需要用到刚才讨论过的信息了，比方说，现在你已经知道了镜头直径和域深之间的关系，你就可以假设以较低亮度摄制的场景是以较大直径的镜头进行拍摄的，所以域深较窄等等。
立体效果
在我们日常生活中会遇到许多深度线索，但这些却不能够以普通的电影或电视进行拍摄。我们的两眼告诉我们这些线索都是立体的。虽然现在以立体方式进行的合成工作还不是很多，但是随着虚拟现实技术的迅速普及，这方面技术肯定也会随之迅速发展起来，许多特殊的广告短片和-立体短片都是用立体方法拍摄的，基本上都使用了特制的投影机以及偏光眼镜，来使眼睛看到的图像同步，第16章会对该类影片作详细介绍。
立体视觉的深度感觉是基于两眼的视差之上的。每只眼睛看到的图像都会有细微的差别，而离眼睛越近的物体，两眼之间的偏差就要比对远方物体大得多。这种效果与先前所讲的运动偏差是很相似的，唯一的区别就是它产生的原因在于观察者是从两个不同的点同时观察同一场景所造成的。大脑能够将这两幅图像结合成一幅连贯的场景，同时根据二视点之间产生的偏差将物体的深度归类。
深度线索合并
要注意为了正确决定物体具体的深度，一般我们会同时使用几个不同的线索。特别是在视觉特效领域中，经常会遇到给一些不熟悉元素进行合并的情况（比如整个城市上盘旋的巨大飞碟）。这种情况下，你会发现像相对大小这样的线索几乎是毫无意义的，而像叠加和大气效果这样的线索则会显得非常重要。
在你往场景中加入多个元素时，要注意保持它们相对深度的一致性。和真实世界中不一样的是，在数码合成中，可能会偶尔创造这样一个场景，其中A物体移到了B物体前面，而B物体又移到了C前面，而C又会重新移到A前面。这种矛盾一般会产生于有几个不同的深度线索时。
除了我们讨论过的深度线索之外，有几种视觉现象是电影或摄像机的特点，比如：
镜头光斑
在现实世界中，当明亮光源直接照向镜头时，就会产生光斑假象，这是由于胶卷的过度曝光以及镜头装置中不同部件的多重反射造成的。注意“镜头装置”这个词，因为标准的摄影镜头实际上都是由一系列特殊组合的镜片构成的，不过是装在同一个装置中罢了。这种机械构造就是为什么镜头光斑有多个而不是只有一个的原因。
彩图42和43是镜头光斑的一些实例。注意一下彩图42中对角线上的假象。其中的每一个光斑都是由镜头中的一片镜片所造成的。你还会发现这些假象中有些是明显的六边形，这是组成镜头孔的虹膜的形状造成的。
关于镜头光斑假象，要牢记的最重要一点是它们取决于镜头，而不是光源。正因为这样，所以它们永远是离镜头最近的物体，没有物体会在光斑前面经过（除非你在镜头内部，镜片和胶卷之间放置了某些物体）。而任何带有光斑的物体在加入场景时，物体永远是位于光斑之后的。当然，造成光斑的光源可能会有点朦胧，但结果会使光斑假象总体上更加灰暗，所以只能大体上对此特征有所改变，而不可以完全排除单个的光斑元素。
由于镜头光斑是镜头装置的产物，所以不同类型的镜头产生的光斑也不一样。这在使用变形镜头时特别明显，它会产生具有水平偏差的光斑。试比较彩图42和43中两种不同的光斑，彩图42是由标准球形镜头产生的，而彩图43中的光斑是由广角镜头拍摄的（由于在例子中没有压缩，所以光斑和放映时效果是一样的）。
关于镜头光斑还有一种要注意的事是由于摄像机或光源在移动，所以不同假像的相对移动速度是不一样的。而实际上这是运动偏差的一个例子，是由镜头中各元素的不同位置所造成的。
让我们来看一下几个实际运动的光斑。要注意他们通常并不“完美”，经常会有轻微的不规则形状以及不可预测的三棱形假象，并且有闪动和亮度的变化。如果你想往场景中加入人工制作的镜头光斑的话，要注意避免软件创制的元素过于匀称和整洁。
焦点
本章的前面我们讨论过域深以及与镜头如何聚焦有关的问题，这里我们要讨论的是无焦点场景的真实质量问题。看一下彩图44，这就是一幅无焦点的场景。现在我们改变了镜头的焦距，所以场景就不再清晰了，特别要注意的是场景中的灯。它们不是简单地柔化了——相反，它们模糊了许多，但棱角却变的清晰了。这种特征以及图像拍摄时的镜径设置根据所用的镜头会有所不同。你可以看到散焦后的灯有了镜头孔的形状特征，就像镜头光斑一样。这一点用来分辨一幅真实散焦的场景和一幅经过简单数字模糊的场景是很好的例子。彩图44c就是对彩图44a彩了基本的高斯式模糊，我们可以进行一下比较。
在对标准镜头进行聚焦时会产生的另一个效果就是图像的尺寸会产生轻微的变化（改变镜头的焦点实际上也会造成镜头焦距的轻微变化）。在焦点不断变换的情况下这种尺寸的变化就会很明显，用来重新引导观众注意力的常用电影手法就是将焦点从前景中物体上转到更远距离的另一物体之上。这种方法被称之为“焦点转换”。由于在焦点转换过程中尺寸的变化与所用镜头是有关的，所以最好你能够了解一些范例，这可以帮助你判断所用镜头的效果程度。
运动模糊
当我们以电影或电视拍摄高速运动物体时，通常它不会显得很清晰，但会具有运动模糊的特征，这种模糊是由于胶片曝光时物体产生运动距离的原因。
运动模糊的程度由移动物体的速度和摄影机快门打开的时间两方面来决定。不同的装置可以使用不同的快门速度，在一个运动图像摄影机上，快门速度还可以被称为快门角度，因为快门本身就是一个旋转的物理装置。快门以单帧图像的长度旋转360°，但仅曝光胶片期中的一部分时间。一般来说，快门打开的时间为拍摄速率的半分之一，也可以说其快门角度为180°（该设置对应的快门速率为1/48每秒，假设拍摄速率为24fps），这是一条非常有用的信息。它表明，对于移动物体来说，摄影机只能拍到其一半的动作。所以，单帧图像中的物体运动距离大概要有一半需要进行运动模糊。所以合成师经常被建议选取静态物体，然后在画面内赋予它运动，这种动作可以用来帮助判断需要采取的模糊程度。
要当心的是，虽然180°的快门角度是很常见的，但决不是通用的。而且大多数电影摄影机的快门角度只可以从50°变化到200°。但电视摄像机却没有这种限制。因为它们不受限于机械快门，许多电视摄像机甚至允许用户使用1/1000的快门速度。较慢的快门速度（后果是较长的曝光时间）会造成较大程度的运动模糊，而较快的快门速度，特别是一些电视摄像机制的快门速度，则可以减少甚至消除运动模糊效果。彩图5是由电影摄像机以180°快门角度拍摄的下落物体，下落的球的速度很快，所以形成了明显的运动模糊。
注意所拍摄影片的运动模糊是匀称的：移动物体的主边和轨迹边缘的模糊量是一样的。与大众想法不同的是，在物体背后没有聚焦的主边和轨迹模糊。常见的错误观念可能是人们在观察闪光摄影术拍摄的静态图像的结果后，认为其中的快门可以和闪光灯同步来创造轨迹。