Ecuația de randare este un aspect al graficii pe computer care se ocupă de modul în care lumina radiază și revine pe suprafețe, astfel încât designerii grafici pot realiza scene tridimensionale (3D) realiste. Doi factori pe care designerii trebuie să ia în considerare sunt lumina directă și indirectă, sau lumina de la o sursă și lumina care sare pe suprafețe. Unul dintre mediile majore care utilizează ecuația de randare este animația 3D, deoarece, fără lumină, scenele și personajele ar arăta plate și incomode. Jocurile video folosesc, de asemenea, această ecuație, dar există provocări unice, deoarece jocurile trebuie să fie redate în timp real. În timp ce această tehnică de redare este potrivită pentru imitarea luminii, începând cu 2011, există limitări care o împiedică să imite perfect lumina în lumea reală.
Această ecuație este puțin complexă și include o serie de variabile.
De asemenea, este posibil să-l scrieți în mai multe moduri diferite, dar a
numărul de variabile trebuie întotdeauna luat în considerare. În
ecuația, Lo este lumina care iese;
x este un punct de pe o suprafață și
ω este direcția.
Le este emisă lumină și
Li vine lumina. O versiune
din ecuație arată astfel:
Lo(x, ω) = Le(x,
ω) + ∫Ωƒr(x,
ω′, ω)Li(x,
ω′)(—ω′ •
n)dω′
Ceea ce înseamnă aceasta este acea lumină care iese, cu o anumită direcție
dintr-un anumit punct, este egal cu lumina emisă din acel punct plus
o integrală (∫Ω) a reflectanței bidirecționale
funcția de distribuție, lumina de intrare și atenuarea
lumina de intrare, peste toate direcțiile (ω′) din emisferă
determinat de n.
Designerii trebuie să ia în considerare două tipuri de lumină atunci când folosesc ecuația de randare. Lumina directă este orice lumină care vine direct de la o sursă de lumină, cum ar fi un bec sau soare. Designerii trebuie să facă lumina să radieze de la sursă la intensitatea potrivită pentru a se asigura că aceasta sări în mod corect pe suprafețe. Lumina indirectă este lumina care nu provine direct de la sursă, cum ar fi lumina curbată în jurul unei suprafețe. Acest lucru necesită designeri să se asigure că lumina detaliază cu exactitate textura unei suprafețe și că lumina și umbrele se amestecă fără eroare.
Animațiile 3D generate de computer folosesc ecuația de randare pentru a realiza scene realiste. Deoarece animațiile 3D sunt făcute pentru a imita viața reală, fie din punct de vedere stilistic, fie realist, această lumină este necesară pentru ca scenele să pară reale. Fără lumină, suprafețele și personajele și-ar pierde o mare parte din profunzime și mulți spectatori ar putea crede că scenele arată incomode. În același timp, animațiile 3D realizate pentru copii foarte mici sau cei cu bugete mici pot folosi o ecuație de lumină limitată, care nu este la fel de realistă, dar este mai ușor de utilizat de către designeri.
Jocurile video folosesc adesea ecuația de randare, dar acest lucru reprezintă o provocare pentru designeri. Cu animațiile 3D, designerii sunt capabili să corecteze lumina dacă pare incorect; un designer de jocuri trebuie să programeze lumina astfel încât să funcționeze și să se redeze în timp real. Acest lucru necesită adesea o ecuație redusă care poate încărca rapid lumina.
În timp ce ecuația de randare poate crea o lumină cu aspect realist, există limitări care o împiedică să copieze viața reală. În lumea reală, lumina poate reacționa în moduri foarte greu de programat. De exemplu, lumina poate fi absorbită și respinsă cu lungimi de undă diferite sau poate fi emisă mai târziu în loc de imediat; ambele sunt foarte greu de programat. În același timp, deoarece majoritatea spectatorilor sau jucătorilor sunt concentrați pe acțiunea animației sau a jocului, este puțin probabil ca majoritatea spectatorilor să observe aceste probleme.