福山城の石垣は多くで切込みハギと呼ばれる方形に整形された石が用いられ、布積と呼ばれる水平基調の石組みで構築されている。角部分は算木積と呼ばれる概ね縦横の比率が1：3の矩形の石材を交互に組み合わせる技法が用いられている（詳しくは石垣の積み方を参照）。これらは慶長時代に発達した構築技術の頂点に位置するもので、安定性が高く、今日に残される石垣のほとんどは積み直されることなく築城時のまま維持され、経年による孕みもほとんど見られない。ただし、雨による崩落は記録されているが、これは隙間が少なく排水性の悪い切込みハギの弱点が露呈したものと思われる。石垣の各所に見られる方形の穴はこの対策として設けられた排水口である。石材の種類は花崗岩がほとんどを占め、主に福山沖の北木島や白石島などから調達されたと思われる。北木・白石島は福山城から直線距離で約20キロメートルに位置する笠岡諸島に属する島で、大坂城に用いられる石材の産地として知られ福山藩の領内でもあった。また、讃岐国から取り寄せられたり、廃城にされた神辺城からも石材が流用された可能性が高いと思われる。石材には10種類程度の刻印が確認され、二の丸南側の石垣などで多く見ることができる。なお、黄色っぽい花崗岩が白石島産、白石島産より黒味がかったものが北木島産、灰色のものが讃岐産だと考えられる。讃岐産は強度が比較的低いため三の丸等の低い石垣に用いられる傾向がある。福山城の石垣で最も高いのは二の丸南側で現在は約10メートルであるが、本来の底部は埋め立てにより埋没しており往時は更に数メートル高かった。なお、この二の丸南面や天守台を始め各所に赤色で丸みを帯びた石が見られるが、これは福山大空襲の炎で表面が酸化し割れたものである。しかし、石材がこうした状態になりながらも未だ問題なく石垣が維持されているところに、福山城の石垣の安定性の高さを伺うことができる。天守台や伏見櫓の櫓台、筋鉄門の石垣など重要な箇所は特に精巧な石組みとなっており、表面はハツリ仕上げと呼ばれる表面研磨が施されている。逆に三の丸など低い石垣は多くで大雑把な積み方となっており、石材もあまり加工されていないものが用いられている。
暈は雲を形成する氷晶がプリズムとしてはたらき、太陽や月からの光が氷晶の中を通り抜ける際に屈折されることで発生する。暈を生じさせる雲は多くの場合、対流圏上層に発生し氷晶からなる巻層雲や巻積雲、巻雲である。高層雲、高積雲、乱層雲、積乱雲、層雲などは、氷晶が含まれていても少ない上に、氷粒に成長していて光の経路が複雑化しているため、暈が見られない。巻層雲、巻積雲、巻雲を形成する氷晶は多くの場合、単純な六角柱状の形をしている。氷晶のそれぞれの面は60度、90度、120度のいずれかの角を成しているため、氷晶は頂角60度、90度、120度のいずれかのプリズムとしてはたらく。光線が六角柱状の氷晶のある側面から入射し、1つ側面を挟んだ別の側面から出る場合、この2つの面は60度の角を成しているため、氷晶は頂角60度のプリズムとしてはたらく。このとき氷晶の向きがランダムになっていると、屈折された太陽からの光が、太陽を中心とした半径（視半径）約22度の円として見える。実際には、半径22度の円の外側にも明るい部分が見え、外側に行くほど暗くなる。これを内暈（ないうん、うちがさ）または22°ハロという。光線が六角柱状の氷晶の底面から入射し側面から出る場合、あるいは側面から入射し底面から出る場合には、この2つの面は90度の角を成しているため、氷晶は頂角90度のプリズムとしてはたらく。このとき氷晶の向きがランダムになっていると、屈折された太陽からの光が、太陽を中心とした半径（視半径）約46度の円として見える。これを外暈（がいうん、そとがさ）または46°ハロという。光線が六角柱状の氷晶のある側面から入射し、隣りの側面から出ようとする場合、氷晶は頂角120度のプリズムとしてはたらく。しかし、この時は出ようとした光線は全反射されてしまうために、この頂角に対応する暈は存在しない。観測される暈はほとんどが内暈であり、外暈が観測されることはかなり稀である。また雲を形成する氷晶の形が特殊な場合には、これ以外の位置に暈が現れることもある。氷晶の屈折率は光の波長によって異なるため、暈も虹のように色に分かれて見える。内暈、外暈ともに内側が赤色、外側が紫色となっている。しかし実際には、氷晶の向きがランダムであるため、散乱などによって分光された色が混じり合ってしまい、白っぽく見えるだけのことが多い。色分れした色帯のうち、外側の赤色は他の色と重なり合わないため、内側の赤や黄色系のところだけが色付いて見えることが多い。「太陽や月に暈がかかると雨が近い」という言い伝えが伝わっている地方は多い。低気圧の温暖前線の前方には暈を発生させる巻層雲や巻雲などが存在し、暈は低気圧の接近に伴って発生することが多いためである、と同時に低気圧の接近による大気の引き込み現象により風が弱くなるために暈が出現しやすくなる。このほかにも、暈のような大気光学現象が多数存在するが、楕円ではなく完全な円になりうるもので、かつ弧ではなく円周全体が見えるものは、太陽の反対側にできる光輪を除いて、暈（内暈・外暈）だけと言う説も有るが、光環は多い年では年に100日近く（太陽、月を合わせるともっと多い）、まれでは有るが全周幻日環も見られることがある。暈（ハロ）には、半径22度（内暈）、半径46度（外暈）の2つの典型的なもののほかに、半径9度、半径18度、半径20度、半径23度、半径24度、半径35度のものなどが確認されている。いずれも二十面体のピラミッド型氷晶を通してできるが、光り具合が薄いものが多い。中でも半径9度のものは比較的濃く、観測しやすいが、半径が小さいものほど、太陽光の散乱の影響で周囲が明るくなるので判別しづらくなる。