? ? LED燈帶是由多顆LED燈珠組成的，每一顆燈珠都可以看作是一個(gè)點(diǎn)光源

? ? 不過這個(gè)點(diǎn)光源并不是所有角度都能發(fā)光的，一般的燈珠只有一個(gè)面能發(fā)光，從側(cè)面看大概是一個(gè)扇形的發(fā)光角度

? ? 我們使用燈帶來制作長(zhǎng)條形的發(fā)光體（比如刀劍模型的發(fā)光刀刃）時(shí)，經(jīng)常遇到呈現(xiàn)出來的效果會(huì)有燈珠“顆粒感”的問題，

????我認(rèn)為我們能感受到的顆粒感，其實(shí)要分兩種情況：

? ? 一種是在發(fā)光體（比如刀刃）的表面，呈現(xiàn)出的顆粒感，我認(rèn)為應(yīng)該屬于光學(xué)中討論的“實(shí)像”（平常會(huì)被稱作“光斑”），這種顆粒感無論從哪個(gè)角度看都能觀察到，只要我們的視線不被遮擋

? ? 另一種，則是透過透明或半透明的物體看到了內(nèi)部的燈帶所帶來的顆粒感，這種顆粒感，只有從特定的角度才能觀察到，而在物體表面并沒有對(duì)應(yīng)的“光斑”，這種“顆粒”應(yīng)該屬于“虛像”（類似于看水下的東西）

? ? 這兩種顆粒感分別應(yīng)該如何消除呢？

? ? 對(duì)于虛像，其實(shí)消除的方法比較簡(jiǎn)單，那就是增加物體的不透明度，尤其是物體最終表面的不透明度

? ? 在生活中，我們經(jīng)常通過增加浴室玻璃門窗的不透明程度，來實(shí)現(xiàn)讓門外的人看不清里面的東西，但是不會(huì)影響房間里的光線亮暗

????（采用磨砂、更換半透明材質(zhì)、摻雜不透明色漿等等方法，其實(shí)本質(zhì)上是相同的，都是在光的折射路徑上實(shí)現(xiàn)散射，增強(qiáng)不透明程度）

????而對(duì)于實(shí)像，要想消除，則不太容易，大多數(shù)情況下，人們是利用完全不透明的物體來進(jìn)行遮擋，讓人看不到具有顆粒感的部位

????比如LCD屏的勻光板，看上去是實(shí)現(xiàn)了絕大部分面積上的光線均勻化，但是依然存在一個(gè)小缺陷：?必須在安裝LED的部位使用完全不透明的遮光材料進(jìn)行遮擋，剛好擋住肉眼能觀察到的顆粒感區(qū)域，于是一定會(huì)有一個(gè)“邊框”出現(xiàn)

????對(duì)比前面貼出的兩張刀刃的圖片，我們也不難看出，刀背部分遮蓋的越多，“實(shí)像”的顆粒感就越不明顯

????但是這種方式，無法實(shí)現(xiàn)“通體發(fā)亮”，也就是發(fā)光體無論正面還是背面，都能均勻發(fā)光，也就是“無邊框”

????消除實(shí)像，還有一種方式，同樣簡(jiǎn)單粗暴

????就是將光源遠(yuǎn)離物體表面，比如增大光劍的直徑

????或是減小燈珠的大小和間距（讓光源和物體表面的距離相對(duì)燈帶的尺度來說增大了）

? ?把燈帶像下圖一樣橫靠在桌面上時(shí)，可以觀察到一個(gè)現(xiàn)象：

????在最靠近燈珠的位置，可以看到明顯光斑，燈珠和燈珠之間則有明顯的暗部分界，也就是有很重的“顆粒感”；

? ??但是在距離燈帶一定距離后（大約1~2cm之外）顆粒感逐漸消失的無影無蹤，呈現(xiàn)“勻光”的效果

????在市場(chǎng)上售賣的《星球大戰(zhàn)》里的玩具光劍，有一些應(yīng)該就是使用普通LED燈帶來實(shí)現(xiàn)的（我并沒有買過啊，看網(wǎng)絡(luò)圖片應(yīng)該是），只要直徑足夠大，顆粒感就可以逐漸消失的無影無蹤

（當(dāng)然首先表面必須是不完全透明的，一方面是為了消除虛像，另一方面是利用內(nèi)表面的漫反射或者材料的散射，把光線傳輸?shù)綗魩д詹坏降谋趁嫒ァ?dāng)然可能也有比如雙面燈帶的做法，或者使用其他類型的燈串，我沒有拆開過，只能通過網(wǎng)絡(luò)圖片進(jìn)行猜測(cè)）

????而這種增大直徑的方式對(duì)于直徑2公分以上的圓柱形光劍行得通，但對(duì)于普通刀劍來說就不太可能實(shí)現(xiàn)了

????一方普通刀劍的厚度在7~10mm左右，難以擴(kuò)展

????另一方面，市場(chǎng)上常見的LED燈帶，尤其是想要用來實(shí)現(xiàn)流水燈特效的幻彩燈帶，最窄的也在3~5mm寬（最近我找到了更窄的2.6mm的WS2812幻彩燈帶），這些燈帶自然條件下需要在距離燈珠1cm以外的區(qū)域才能讓肉眼觀察不到顆粒感

????市場(chǎng)上還有一種燈帶，叫做COB燈帶，燈條很窄，燈珠也足夠密集

????不過遺憾的是，我沒有找到這么細(xì)密的幻彩燈帶，市面上的COB燈帶，好像都沒有流水燈的功能

????另外，還有冷光線，不過我覺得這種燈的發(fā)光效果并不太理想，不夠亮，并且在橫向的方向上在發(fā)光物體表面實(shí)現(xiàn)勻光（雖然縱向上光源本身就是勻光的），依然存在一點(diǎn)問題

? ? 那我們?cè)诂F(xiàn)有條件下，只能再施加別的光學(xué)手段，才能實(shí)現(xiàn)普通刀劍刀體的“通體勻光”效果了

????具體怎么做呢？

????我們就從光學(xué)原理上進(jìn)行思考吧

????LED燈珠在透光的物體里向外界發(fā)射光線，如果是純透明的物體，那么我們看著光的方向，就如同是在水面上看著水下的物體一樣，看到的是折射所帶來的虛像

? ? 我們想要實(shí)現(xiàn)的效果呢

????并不希望最終看到的是一個(gè)清晰的虛像

????也不希望看到的是一個(gè)模糊的虛像

????而是完全看不出虛像！但并不意味著看不到任何光，相反我們希望所有的光能不浪費(fèi)都不要浪費(fèi)掉，都能發(fā)射出來

????而且無論是燈珠的正前方、側(cè)面的前半部，還是燈珠的側(cè)面的后半部甚至是燈珠背面，都能有幾乎相同數(shù)量的光線發(fā)射出來

????而且各處發(fā)射出來的光線，都不會(huì)一致性的匯聚于一個(gè)確定的虛像，而是三三兩兩匯聚于無數(shù)個(gè)離散的點(diǎn)，像漫反射那樣

????至于如何讓燈珠后方發(fā)光，其實(shí)不難，只要物體的“外殼”能反射光線，同時(shí)光線反射回的路徑上不會(huì)遇到明顯的阻攔，就可以了，具體實(shí)現(xiàn)的效果，比如明暗差異有多大，就取決于反射的光線數(shù)量，以及反射路徑中對(duì)光的散射程度了。比如可以在燈帶前方涂上較厚漫反射涂層，而在燈帶后方涂的薄一些，或者不涂

????我在最新視頻中采用的方式，就是在噴涂白色水補(bǔ)土之后用細(xì)砂紙打磨掉燈帶后方區(qū)域，（讓燈帶前方更多的被反射，更少的被折射出來，后方則相反，從而拉低對(duì)比度）

????剩下的問題，就是解決在受限的尺寸下，消除顆粒感，也就是消除虛像

? ? 我們可以想象：從鏡面反射到漫反射過程，就是虛像逐漸變模糊，最后完全小時(shí)變成了一團(tuán)光暈的過程，背后的原因，就是表面不斷變粗糙，最后粗糙到足夠粗糙的過程

????我們希望燈光從內(nèi)部折射到外部的過程中也發(fā)生同樣的事情，不過把漫反射換成了“漫折射”，應(yīng)該是叫做“散射吧”，是一種經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的特殊散射

????如下圖所示，

????從A光源出發(fā)的光線，最終不再看起來像從單獨(dú)一個(gè)A' 發(fā)出來的，而像是從無數(shù)個(gè)分散的A' 發(fā)出來的！

????所以要實(shí)現(xiàn)通體勻光，理論上就是要解決光路的中間過程如何設(shè)計(jì)的問題，也就是光學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題

? ? 簡(jiǎn)單地粗磨外表面，內(nèi)部保持全透明行不行？

????不行！這樣又回到了《星球大戰(zhàn)》里光劍的做法，必須要圓柱體的直徑足夠大才行。。。

????從內(nèi)到外，整體的不透明度一起降低行不行？

????不行！

????不透明程度高了，前側(cè)光線無法順暢到達(dá)后側(cè)，而且刀身是上下窄，前后寬，能到達(dá)刀刃的光的強(qiáng)度會(huì)遠(yuǎn)小于靠近燈帶的區(qū)域；

????不透明程度低了，虛像又會(huì)顯現(xiàn)；

????不透明程度做到不高不低剛剛好呢？根據(jù)之前不斷實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)，感覺也不可行，似乎找不到一個(gè)合理的點(diǎn)

????只有分化內(nèi)部光學(xué)結(jié)構(gòu)，內(nèi)層透明，外層半透明才更合適，內(nèi)部透明可以讓燈珠前的光線直達(dá)刀尖而不受組，外部不透明層讓原本折射出的光線分出一檔比例返回，從而打亮等待的后側(cè)區(qū)域

????前段時(shí)間看過一本書《塑料的世界》，其中有一章講的是塑料的透明的特性，解釋了所有物體本來都是透明的，但是由于物體內(nèi)部成分的折射率不同，不同的成分之間形成了雜亂的折射界面，也就是造成了“散射”，于是造成了透明度的下降，下降到一定程度，就成了不透明的物體；

????我發(fā)現(xiàn)雪糕棒其實(shí)也能透一部分光，而桐木板就完全不透光，就是說雪糕棒內(nèi)部的散射程度，要比桐木板要小一些

????所以我想，我們可以利用我們對(duì)于生活中各種物品的不透明程度所帶來的現(xiàn)象，來進(jìn)行排列組合，形成我們想要達(dá)成的“散射結(jié)構(gòu)”！

????經(jīng)過一番實(shí)際操作，我發(fā)現(xiàn)僅僅分為三層夾心結(jié)構(gòu)仍然不夠，于是經(jīng)過多輪打磨和增加散光結(jié)構(gòu)層數(shù)，終于不斷優(yōu)化，在最新發(fā)布的視頻中，最終形成了上下三重共計(jì)7到8層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，每一層的散射程度都各異，具體內(nèi)容寫在視頻的置頂評(píng)論區(qū)當(dāng)中，原理圖

????目前還沒有完全達(dá)到完美的效果，而且暫時(shí)還總結(jié)不出為什么多層光學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)更優(yōu)，以及符合哪種規(guī)律的散射結(jié)構(gòu)更好，等等的詳細(xì)理論解釋

????我想應(yīng)該是可以通過調(diào)整這些參數(shù)（層厚、每一層的散射度、排列順序等參數(shù)）繼續(xù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)越來越完美的勻光效果，繼續(xù)加油吧！

????以上經(jīng)驗(yàn)分享，希望能給大家?guī)盱`感和啟發(fā)！

? ? 也歡迎提出寶貴意見！

????感謝您的觀看！