Jednadžba renderiranja je aspekt računalne grafike koji se bavi načinom na koji svjetlost zrači i odbija se od površina, tako da grafički dizajneri mogu napraviti realistične trodimenzionalne (3D) scene. Dva čimbenika koja dizajneri moraju uzeti u obzir su izravno i neizravno svjetlo, odnosno svjetlost iz izvora i svjetlost koja se odbija od površina. Jedan od glavnih medija koji koriste jednadžbu renderiranja je 3D animacija jer bi bez svjetla scene i likovi izgledali ravno i nezgrapno. Video igre također koriste ovu jednadžbu, ali postoje jedinstveni izazovi jer se igre moraju renderirati u stvarnom vremenu. Iako je ova tehnika renderiranja prikladna za imitiranje svjetla, od 2011. postoje ograničenja koja je sprječavaju da savršeno oponaša svjetlost u stvarnom svijetu.
Ova je jednadžba malo složena i uključuje niz varijabli.
Također ga je moguće napisati na nekoliko različitih načina, ali a
uvijek treba uzeti u obzir broj varijabli. U
jednadžba, Lo je izlazna svjetlost;
x je točka na površini, i
ω je smjer.
Le je emitirana svjetlost, i
Li dolazi svjetlo. Jedna verzija
jednadžbe izgleda ovako:
Lo(x, ω) = Le(x,
ω) + ∫Ωƒr(x,
ω′, ω)Li(x,
ω′)(—ω′ •
n)dω′
To znači da izlazna svjetlost, s određenim smjerom
iz određene točke, jednaka je svjetlosti emitiranoj iz te točke plus
integral (∫Ω) dvosmjerne refleksije
funkcija distribucije, dolazno svjetlo i prigušenje
dolazeće svjetlo, u svim smjerovima (ω′) u hemisferi
odredio n.
Dizajneri moraju uzeti u obzir dvije vrste svjetla kada koriste jednadžbu renderiranja. Izravna svjetlost je svako svjetlo koje dolazi izravno iz izvora svjetlosti, kao što je žarulja ili sunce. Dizajneri moraju učiniti da svjetlost zrači iz izvora u pravom intenzitetu kako bi se osiguralo da se pravilno odbija od površina. Neizravna svjetlost je svjetlost koja nije izravno iz izvora, kao što je svjetlost koja zavija oko površine. To zahtijeva od dizajnera da osiguraju da svjetlo precizno opisuje teksturu površine i da se svjetlost i sjene miješaju bez greške.
Računalno generirane 3D animacije koriste jednadžbu renderiranja za stvaranje realističnih scena. Budući da su 3D animacije napravljene da oponašaju stvarni život, bilo stilski ili realistično, ovo svjetlo je potrebno kako bi scene izgledale stvarno. Bez svjetla, površine i likovi izgubili bi veliki dio svoje dubine, a mnogi bi gledatelji mogli pomisliti da scene izgledaju nespretno. Istodobno, 3D animacije napravljene za vrlo malu djecu ili one s malim proračunima mogu koristiti ograničenu jednadžbu svjetla koja nije tako realistična, ali je dizajnerima lakša za korištenje.
Video igre često koriste jednadžbu renderiranja, ali to dizajnerima predstavlja izazov. Uz 3D animacije, dizajneri mogu ispraviti svjetlo ako izgleda netočno; dizajner igre mora programirati svjetlo tako da radi i renderira u stvarnom vremenu. To često zahtijeva smanjenu jednadžbu koja može brzo učitati svjetlost.
Iako jednadžba renderiranja može stvoriti svjetlo koje izgleda realistično, postoje ograničenja koja ga sprječavaju da kopira stvarni život. U stvarnom svijetu svjetlo može reagirati na načine koje je vrlo teško programirati. Na primjer, svjetlost se može apsorbirati i odbijati različitim valnim duljinama, ili se može emitirati kasnije umjesto odmah; oboje je vrlo teško programirati. U isto vrijeme, budući da je većina gledatelja ili igrača usredotočena na radnju animacije ili igre, malo je vjerojatno da će većina gledatelja primijetiti ove probleme.