Vad är den återgivande ekvationen?
Tolkningsekvationen är en aspekt av datorgrafik som hanterar hur ljus strålar och studsar från ytor, så grafiska formgivare kan göra realistiska tredimensionella (3D) scener. Två faktorer som designers måste ta hänsyn till är direkt och indirekt ljus, eller ljus från en källa och ljus som studsar från ytorna. Ett av de viktigaste medierna som använder återgivningsekvationen är 3D-animering eftersom scenerna och karaktärerna utan ljus skulle se platt och besvärliga ut. Videospel använder också denna ekvation, men det finns unika utmaningar eftersom spel måste återges i realtid. Medan denna återgivningsteknik är lämplig för att imitera ljus, från och med 2011, finns det begränsningar som hindrar det från att imitera ljus i den verkliga världen.
Denna ekvation är lite komplex och innehåller ett antal variabler. Det är också möjligt att skriva det på flera olika sätt, men ett antal variabler bör alltid beaktas. I ekvationen är L utgående ljus; x är en punkt på en yta, och ω är riktningen. L e släpps ut ljus och L i är inkommande ljus. En version av ekvationen ser ut så här:
L o (x, ω) = L e (x, ω) + ∫ Ω ƒ r (x, ω ′, ω) L i (x, ω ′) (- ω ′ • n) d ω ′
Vad detta betyder är att utgående ljus, med en viss riktning från en specifik punkt, är lika med ljus som avges från den punkten plus ett integrerat (∫ Ω ) av den dubbelriktade reflektionsfördelningsfunktionen, det inkommande ljuset och dämpningen av det inkommande ljuset , över alla riktningar (ω ′) i halvklotet bestämd av n .
Formgivare måste ta hänsyn till två typer av ljus när de använder renderingsekvationen. Direkt ljus är alla ljus som kommer direkt från en ljuskälla, till exempel en glödlampa eller solen. Formgivare måste få ljuset att stråla ut från källan med rätt intensitet för att säkerställa att det stöter ut ytorna korrekt. Indirekt ljus är ljus som inte är direkt från källan, till exempel ljus som böjer sig runt en yta. Detta kräver att designers ska se till att ljuset exakt detaljerar strukturen på en yta och att ljuset och skuggorna minglar utan fel.
Datorgenererade 3D-animationer använder renderingsekvationen för att göra realistiska scener. Eftersom 3D-animationer är gjorda för att imitera det verkliga livet, vare sig det är stilistiskt eller realistiskt, krävs detta ljus för att scenerna ska bli verkliga. Utan ljus skulle ytor och karaktärer tappa mycket av sitt djup, och många tittare kanske tycker att scenerna ser besvärliga ut. Samtidigt kan 3D-animationer gjorda för mycket små barn eller de med små budgetar använda en begränsad ljusekvation som inte är lika realistisk men som är lättare för designers att använda.
Videospel använder ofta återgivningsekvationen, men det utgör en utmaning för designers. Med 3D-animationer kan designers korrigera ljuset om det ser fel ut. en speldesigner måste programmera ljus så att det fungerar och återges i realtid. Detta kräver ofta en nedskalad ekvation som kan ladda ljus snabbt.
Medan återgivningsekvationen kan skapa realistiskt ljus, finns det begränsningar som hindrar den från att kopiera det verkliga livet. I den verkliga världen kan ljus reagera på sätt som är mycket svåra att programmera. Till exempel kan ljus tas upp och avvisas med olika våglängder, eller det kan avges vid senare tidpunkter istället för omedelbart; båda dessa är mycket svåra att programmera. På samma gång, eftersom de flesta tittare eller spelare är inriktade på actionen i animationen eller spelet, är det osannolikt att de flesta tittare kommer att märka dessa problem.