Hvad er den rendering ligning?
Gengivelsesligningen er et aspekt af computergrafik, der beskæftiger sig med, hvordan lys udstråler og spretter fra overflader, så grafiske designere kan fremstille realistiske tredimensionelle (3D) scener. To faktorer, som designere skal tage i betragtning, er direkte og indirekte lys, eller lys fra en kilde og lys, der spretter overflader. Et af de største medier, der bruger gengivelsesligningen, er 3D-animation, fordi scenerne og figurerne uden lys ville se flade og akavede ud. Videospil bruger også denne ligning, men der er unikke udfordringer, fordi spil skal gengives i realtid. Selvom denne gengivelsesteknologi er egnet til at efterligne lys, er der fra 2011 begrænsninger, der forhindrer det i at efterligne lys i den virkelige verden.
Denne ligning er en smule kompleks og inkluderer et antal variabler. Det er også muligt at skrive det på flere forskellige måder, men der skal altid tages et antal variabler i betragtning. I ligningen er L udgående lys; x er et punkt på en overflade, og ω er retningen. L e udsendes lys, og L i er indgående lys. Én version af ligningen ser sådan ud:
L o (x, ω) = L e (x, ω) + ∫ Ω ƒ r (x, ω ′, ω) L i (x, ω ′) (- ω ′ • n) d ω ′
Hvad dette betyder er, at udgående lys med en bestemt retning fra et specifikt punkt er lig med lys udsendt fra dette punkt plus et integreret (∫ () af den tovejs reflektionsfordelingsfunktion, det indkommende lys og dæmpningen af det indkommende lys over alle retninger (ω ′) i halvkuglen bestemt af n .
Designere skal overveje to typer lys, når de bruger gengivelsesligningen. Direkte lys er ethvert lys, der kommer direkte fra en lyskilde, såsom en pære eller solen. Designere skal få lyset til at stråle fra kilden i den rigtige intensitet for at sikre, at det spretter korrekt overflader. Indirekte lys er lys, der ikke er direkte fra kilden, såsom lys, der krummer sig omkring en overflade. Dette kræver, at designere skal sikre, at lyset nøjagtigt specificerer strukturen på en overflade, og at lyset og skyggerne blandes uden fejl.
Computergenererede 3D-animationer bruger gengivelsesligningen til at fremstille realistiske scener. Da 3D-animationer er lavet for at efterligne det virkelige liv, hvad enten det er stilistisk eller realistisk, kræves dette lys for at få scener til at se ægte ud. Uden lys ville overflader og karakterer miste meget af deres dybde, og mange seere synes måske, at scenerne ser akavede ud. På samme tid kan 3D-animationer lavet til meget små børn eller dem med små budgetter muligvis bruge en begrænset lysligning, der ikke er så realistisk, men som er lettere for designere at bruge.
Videospil bruger gengivelsesligningen ofte, men dette er en udfordring for designere. Med 3D-animationer er designere i stand til at korrigere lyset, hvis det ser forkert ud; en spildesigner skal programmere lys, så det fungerer og gengives i realtid. Dette kræver ofte en nedskaleret ligning, der hurtigt kan indlæse lys.
Mens gengivelsesligningen kan skabe et realistisk lys, er der begrænsninger, der forhindrer den i at kopiere det virkelige liv. I den virkelige verden kan lys reagere på måder, der er meget vanskelige at programmere. For eksempel kan lys absorberes og afvises med forskellige bølgelængder, eller det kan udsendes på senere tidspunkter i stedet for med det samme; begge disse er meget vanskelige at programmere. På samme tid, fordi de fleste seere eller spillere er fokuseret på handlingen med animationen eller spillet, er det usandsynligt, at de fleste seere vil bemærke disse problemer.