Renderointiyhtälö on tietokonegrafiikan osa, joka käsittelee valon säteilyä ja pomppimista pinnoilta, joten graafiset suunnittelijat voivat tehdä realistisia kolmiulotteisia (3D) kohtauksia. Kaksi tekijää, jotka suunnittelijoiden on otettava huomioon, ovat suora ja epäsuora valo tai valo lähteestä ja valo, joka heijastuu pinnoilta. Yksi tärkeimmistä renderointiyhtälöä käyttävistä medioista on 3D -animaatio, koska ilman valoa kohtaukset ja hahmot näyttävät litteiltä ja hankalalta. Videopelit käyttävät myös tätä yhtälöä, mutta haasteita on ainutlaatuisia, koska pelien on muodostuttava reaaliajassa. Vaikka tämä renderöintitekniikka soveltuu valon jäljittelemiseen, vuodesta 2011 lähtien on rajoituksia, jotka estävät sitä jäljittelemästä valoa täydellisesti todellisessa maailmassa.
Tämä yhtälö on hieman monimutkainen ja sisältää useita muuttujia.
On myös mahdollista kirjoittaa se useilla eri tavoilla, mutta a
muuttujien lukumäärä tulee aina ottaa huomioon. Kohteessa
yhtälö, Lo on lähtevä valo;
x on piste pinnalla ja
ω on suunta.
Le säteilee valoa ja
Li on saapuva valo. Yksi versio
yhtälöstä näyttää tältä:
Lo (x, ω) = Le (x,
ω) + ∫Ωƒr (x,
ω ′, ω) Li (x,
ω ′) ( – ω ′ •
n) dω ′
Tämä tarkoittaa sitä lähtevää valoa, jolla on tietty suunta
tietystä pisteestä, on yhtä suuri kuin pisteestä emittoitu valo
kaksisuuntaisen heijastuskyvyn integraali (∫Ω)
jakelutoiminto, tuleva valo ja vaimennus
saapuvan valon kautta kaikkiin suuntiin (ω ′) pallonpuoliskolla
määritetty n.
Suunnittelijoiden on otettava huomioon kahdenlaisia valoja käytettäessä renderointiyhtälöä. Suora valo on mikä tahansa valo, joka tulee suoraan valonlähteestä, kuten lampusta tai auringosta. Suunnittelijoiden on saatettava valo säteilemään lähteestä oikealla voimakkuudella varmistaakseen, että se kimpoaa pintoilta oikein. Epäsuora valo on valoa, joka ei ole suoraan lähteestä, kuten pinnan ympäri kaareva valo. Tämä edellyttää, että suunnittelijat varmistavat, että valo kuvaa tarkasti pinnan rakennetta ja että valo ja varjot sekoittuvat virheettömästi.
Tietokoneen luomat 3D-animaatiot tekevät renderöintiyhtälöstä realistisia kohtauksia. Koska 3D -animaatiot on tehty jäljittelemään todellista elämää, tyylillisesti tai realistisesti, tätä valoa tarvitaan, jotta kohtaukset näyttävät todellisilta. Ilman valoa pinnat ja hahmot menettäisivät suuren osan syvyydestään, ja monet katsojat saattavat ajatella kohtausten näyttävän hankalalta. Samaan aikaan 3D -animaatiot, jotka on tehty hyvin pienille lapsille tai niille, joilla on pieni budjetti, voivat käyttää rajallista valoyhtälöä, joka ei ole yhtä realistinen, mutta suunnittelijoiden on helpompi käyttää.
Videopelit käyttävät renderointiyhtälöä usein, mutta tämä on haaste suunnittelijoille. 3D -animaatioiden avulla suunnittelijat voivat korjata valon, jos se näyttää väärältä; pelisuunnittelijan on ohjelmoitava valo, jotta se toimii ja renderöi reaaliajassa. Tämä vaatii usein pienennettyä yhtälöä, joka voi ladata valoa nopeasti.
Vaikka renderointiyhtälö voi luoda realistisen näköistä valoa, on rajoituksia, jotka estävät sitä kopioimasta todellista elämää. Todellisessa maailmassa valo voi reagoida tavoilla, joita on erittäin vaikea ohjelmoida. Valo voidaan esimerkiksi absorboida ja hylätä eri aallonpituuksilla tai se voi säteillä myöhemmin eikä heti; molempia on erittäin vaikea ohjelmoida. Samaan aikaan, koska useimmat katsojat tai pelaajat keskittyvät animaation tai pelin toimintaan, on epätodennäköistä, että useimmat katsojat huomaavat nämä ongelmat.