Qual è l'equazione di rendering?
L'equazione di rendering è un aspetto della computer grafica che si occupa di come la luce irradia e rimbalza sulle superfici, in modo che i grafici possano realizzare scene tridimensionali realistiche (3D). Due fattori che i progettisti devono prendere in considerazione sono la luce diretta e indiretta o la luce proveniente da una fonte e la luce che rimbalza sulle superfici. Uno dei principali media che utilizzano l'equazione di rendering è l'animazione 3D perché, senza luce, le scene e i personaggi apparirebbero piatti e scomodi. Anche i videogiochi usano questa equazione, ma ci sono sfide uniche perché i giochi devono essere riprodotti in tempo reale. Mentre questa tecnica di rendering è adatta per imitare la luce, a partire dal 2011, ci sono limiti che le impediscono di imitare perfettamente la luce nel mondo reale.
Questa equazione è un po 'complessa e include un numero di variabili. È anche possibile scriverlo in diversi modi, ma è necessario tenere sempre conto di una serie di variabili. Nell'equazione, L o è luce in uscita; x è un punto su una superficie e ω è la direzione. L e è luce emessa e L i è luce in arrivo. Una versione dell'equazione è simile alla seguente:
L o (x, ω) = L e (x, ω) + ∫ Ω ƒ r (x, ω ′, ω) L i (x, ω ′) (- ω ′ • n) d ω ′
Ciò significa che la luce in uscita, con una direzione particolare da un punto specifico, è uguale alla luce emessa da quel punto più un integrale (∫ Ω ) della funzione di distribuzione della riflettanza bidirezionale, la luce in entrata e l'attenuazione della luce in entrata , su tutte le direzioni (ω ′) nell'emisfero determinato da n .
I progettisti devono considerare due tipi di luce quando usano l'equazione di rendering. La luce diretta è qualsiasi luce che proviene direttamente da una fonte di luce, come una lampadina o il sole. I progettisti devono far irradiare la luce dalla sorgente alla giusta intensità per assicurarsi che rimbalzi sulle superfici correttamente. La luce indiretta è la luce che non proviene direttamente dalla sorgente, come la luce che curva attorno a una superficie. Ciò richiede ai progettisti di assicurarsi che la luce dettaglia con precisione la trama di una superficie e che la luce e le ombre si mescolino senza errori.
Le animazioni 3D generate al computer utilizzano l'equazione di rendering per creare scene realistiche. Poiché le animazioni 3D sono fatte per imitare la vita reale, sia stilistica che realistica, questa luce è necessaria per rendere le scene reali. Senza luce, superfici e personaggi perderebbero molto della loro profondità, e molti spettatori potrebbero pensare che le scene sembrino imbarazzanti. Allo stesso tempo, le animazioni 3D realizzate per bambini molto piccoli o con budget limitati possono utilizzare un'equazione chiara limitata che non è così realistica ma è più facile da usare per i progettisti.
I videogiochi utilizzano spesso l'equazione di rendering, ma ciò rappresenta una sfida per i progettisti. Con le animazioni 3D, i progettisti sono in grado di correggere la luce se sembra errata; un game designer deve programmare la luce in modo che funzioni e esegua il rendering in tempo reale. Ciò richiede spesso un'equazione ridotta che può caricare la luce rapidamente.
Mentre l'equazione di rendering può creare una luce dall'aspetto realistico, ci sono delle limitazioni che le impediscono di copiare la vita reale. Nel mondo reale, la luce può reagire in modi molto difficili da programmare. Ad esempio, la luce può essere assorbita e respinta con diverse lunghezze d'onda, oppure può essere emessa in un secondo momento anziché immediatamente; entrambi sono molto difficili da programmare. Allo stesso tempo, poiché la maggior parte degli spettatori o dei giocatori sono concentrati sull'azione dell'animazione o del gioco, è improbabile che la maggior parte degli spettatori noterà questi problemi.