Hva er den gjengivende ligningen?
Gjengivelsesligningen er et aspekt av datagrafikk som omhandler hvordan lys stråler og spretter av overflater, slik at grafiske designere kan lage realistiske tredimensjonale (3D) scener. To faktorer som designere må ta i betraktning er direkte og indirekte lys, eller lys fra en kilde og lys som spretter av overflater. Et av de viktigste mediene som bruker gjengivelseslikningen er 3D-animasjon fordi scenene og karakterene uten lys ville se flate og vanskelig ut. Videospill bruker også denne ligningen, men det er unike utfordringer fordi spill må gjengis i sanntid. Selv om denne gjengivelsesteknikken er egnet til å imitere lys, fra 2011, er det begrensninger som forhindrer det fra å imitere lys i den virkelige verden.
Denne ligningen er litt kompleks, og inkluderer et antall variabler. Det er også mulig å skrive det på flere forskjellige måter, men en rekke variabler bør alltid tas med i betraktningen. I ligningen er L o utgående lys; x er et punkt på en overflate, og ω er retningen. L e sendes ut lys, og L i er innkommende lys. Én versjon av ligningen ser slik ut:
L o (x, ω) = L e (x, ω) + ∫ Ω ƒ r (x, ω ′, ω) L i (x, ω ′) (- ω ′ • n) d ω ′
Hva dette betyr er at utgående lys, med en bestemt retning fra et spesifikt punkt, er lik lys som sendes ut fra dette punktet pluss en integrert (∫ Ω ) av den toveis refleksjonsfordelingsfunksjonen, det innkommende lyset og dempingen av det innkommende lyset , over alle retninger (ω ′) i halvkule bestemt av n .
Designere må ta hensyn til to typer lys når de bruker gjengivelsesligningen. Direkte lys er alle lys som kommer direkte fra en lyskilde, for eksempel en lyspære eller solen. Designere må få lyset til å stråle fra kilden med riktig intensitet for å sikre at det spretter av overflater riktig. Indirekte lys er lys som ikke er direkte fra kilden, for eksempel lys som krummer seg rundt en overflate. Dette krever at designere sørger for at lyset nøyaktig detaljerer strukturen på en overflate, og at lyset og skyggene blander seg uten feil.
Datamaskingenererte 3D-animasjoner bruker gjengivelsesligningen for å lage realistiske scener. Siden 3D-animasjoner er laget for å etterligne det virkelige liv, enten det er stylistisk eller realistisk, er dette lyset nødvendig for å få scener til å se ekte ut. Uten lys ville overflater og karakterer mistet mye av dybden, og mange seere kan synes scenene ser vanskelig ut. Samtidig kan 3D-animasjoner laget for veldig små barn eller de med små budsjetter bruke en begrenset lyslikning som ikke er så realistisk, men som er lettere for designere å bruke.
Videospill bruker gjengivelsesligningen ofte, men dette gir en utfordring for designere. Med 3D-animasjoner kan designere korrigere lyset hvis det ser feil ut. en spilldesigner må programmere lys så det fungerer og gjengis i sanntid. Dette krever ofte en nedskalert ligning som kan lastes raskt.
Mens gjengivelsesligningen kan skape lys med realistisk utseende, er det begrensninger som hindrer den i å kopiere det virkelige liv. I den virkelige verden kan lys reagere på måter som er veldig vanskelige å programmere. For eksempel kan lys tas opp og avvises med forskjellige bølgelengder, eller det kan slippes ut på senere tidspunkt i stedet for umiddelbart; begge disse er veldig vanskelige å programmere. På grunn av at de fleste seere eller spillere er fokusert på handlingen til animasjonen eller spillet, er det ikke sannsynlig at de fleste seere vil legge merke til disse problemene.