Qual é a equação de renderização?
A equação de renderização é um aspecto da computação gráfica que lida com a maneira como a luz irradia e ricocheteia nas superfícies, para que os designers gráficos possam fazer cenas tridimensionais realistas (3D). Dois fatores que os projetistas precisam levar em consideração são a luz direta e indireta, ou a luz de uma fonte e luz que reflete nas superfícies. Uma das principais mídias que usa a equação de renderização é a animação 3D, porque, sem luz, as cenas e os personagens pareceriam planos e desajeitados. Os videogames também usam essa equação, mas há desafios únicos porque os jogos precisam ser renderizados em tempo real. Embora essa técnica de renderização seja adequada para imitar a luz, a partir de 2011, existem limitações que a impedem de imitar a luz perfeitamente no mundo real.
Essa equação é um pouco complexa e inclui várias variáveis. Também é possível escrevê-lo de várias maneiras diferentes, mas várias variáveis sempre devem ser levadas em consideração. Na equação, L o é luz de saída; x é um ponto em uma superfície e ω é a direção. L e é emitida luz e L i é luz recebida. Uma versão da equação é assim:
L o (x, ω) = L e (x, ω) + ∫ ƒ r (x, ω ′, ω) L i (x, ω ′) (- ω ′ • n) d ω ′
O que isto significa é que a luz de saída, com uma direção específica a partir de um ponto específico, é igual à luz emitida a partir desse ponto mais uma integral (∫ Ω ) da função de distribuição de refletância bidirecional, a luz de entrada e a atenuação da luz de entrada , em todas as direções (ω ′) no hemisfério determinado por n .
Os projetistas precisam considerar dois tipos de luz ao usar a equação de renderização. Luz direta é qualquer luz proveniente diretamente de uma fonte de luz, como uma lâmpada ou o sol. Os projetistas devem fazer a luz irradiar da fonte na intensidade certa para garantir que ela reflicta nas superfícies corretamente. Luz indireta é a luz que não é diretamente da fonte, como a luz curvada em torno de uma superfície. Isso requer que os projetistas garantam que a luz esteja detalhando com precisão a textura de uma superfície e que a luz e as sombras estejam se misturando sem erros.
As animações 3D geradas por computador usam a equação de renderização para criar cenas realistas. Como as animações em 3D são feitas para imitar a vida real, seja estilística ou realista, essa luz é necessária para tornar as cenas reais. Sem luz, superfícies e personagens perderiam muito de sua profundidade, e muitos espectadores podem pensar que as cenas parecem estranhas. Ao mesmo tempo, as animações em 3D feitas para crianças muito pequenas ou com orçamentos pequenos podem usar uma equação de luz limitada que não é tão realista, mas é mais fácil para os designers usarem.
Os videogames usam a equação de renderização frequentemente, mas isso representa um desafio para os designers. Com animações em 3D, os designers podem corrigir a luz se parecer incorreta; um designer de jogos precisa programar a luz para que funcione e renderize em tempo real. Isso geralmente requer uma equação reduzida que pode carregar luz rapidamente.
Embora a equação de renderização possa criar uma aparência realista, existem limitações que impedem a cópia da vida real. No mundo real, a luz pode reagir de maneiras muito difíceis de programar. Por exemplo, a luz pode ser absorvida e repelida com diferentes comprimentos de onda, ou pode ser emitida posteriormente, em vez de imediatamente; ambos são muito difíceis de programar. Ao mesmo tempo, como a maioria dos espectadores ou jogadores está focada na ação da animação ou do jogo, é improvável que a maioria dos espectadores perceba esses problemas.