Renderdusvõrrand on arvutigraafika aspekt, mis käsitleb valguse kiirgamist ja pindadelt põrgamist, et graafilised disainerid saaksid luua realistlikke kolmemõõtmelisi (3D) stseene. Kaks tegurit, millega disainerid peavad arvestama, on otsene ja kaudne valgus või allikast tulev valgus ja pindadelt põrkuva valgus. Üks peamisi renderdamisvõrrandit kasutavaid meediume on 3D-animatsioon, sest ilma valguseta näeksid stseenid ja tegelased tasased ja kohmakad. Seda võrrandit kasutavad ka videomängud, kuid seal on ainulaadsed väljakutsed, kuna mänge tuleb renderdada reaalajas. Kuigi see renderdustehnika sobib valguse jäljendamiseks, on 2011. aasta seisuga piiranguid, mis takistavad sellel pärismaailmas valgust täiuslikult imiteerimast.
See võrrand on pisut keeruline ja sisaldab mitmeid muutujaid.
Samuti on võimalik seda kirjutada mitmel erineval viisil, kuid a
muutujate arvu tuleks alati arvesse võtta. Aastal
võrrand, Lo on väljuv valgus;
x on punkt pinnal ja
ω on suund.
Le kiirgab valgust ja
Li on sissetulev valgus. Üks versioon
võrrand näeb välja selline:
Lo(x, ω) = Le(x,
ω) + ∫Ωƒr(x,
ω′, ω)Li(x,
ω′)(—ω′ •
n)dω′
See tähendab konkreetse suunaga väljuvat valgust
konkreetsest punktist on võrdne sellest punktist kiirgava valgusega pluss
kahesuunalise peegelduse integraal (∫Ω).
jaotusfunktsioon, sissetulev valgus ja sumbumine
sissetulev valgus poolkera kõigis suundades (ω′).
määratud n.
Disainerid peavad renderdamisvõrrandi kasutamisel arvestama kahte tüüpi valgusega. Otsene valgus on igasugune valgus, mis tuleb otse valgusallikast, näiteks lambipirnist või päikesest. Disainerid peavad panema valgust kiirgama allikast õige intensiivsusega, et tagada selle korrektne põrkamine pindadelt. Kaudne valgus on valgus, mis ei tule otse allikast, näiteks pinna ümber kõverduv valgus. See nõuab, et disainerid tagaksid, et valgus kirjeldab täpselt pinna tekstuuri ning et valgus ja varjud segunevad vigadeta.
Arvuti loodud 3D-animatsioonid kasutavad realistlike stseenide loomiseks renderdusvõrrandit. Kuna 3D-animatsioonid on tehtud tegeliku elu jäljendamiseks, kas stilistiliselt või realistlikult, on see valgus vajalik selleks, et stseenid näeksid välja tõelised. Ilma valguseta kaotaksid pinnad ja tegelased suure osa oma sügavusest ning paljud vaatajad võivad arvata, et stseenid näevad kohmakad välja. Samal ajal võivad väga väikestele lastele või väikese eelarvega inimestele tehtud 3D-animatsioonid kasutada piiratud valguse võrrandit, mis pole nii realistlik, kuid mida on disaineritel lihtsam kasutada.
Videomängud kasutavad renderdamisvõrrandit sageli, kuid see esitab disaineritele väljakutse. 3D-animatsioonide abil saavad disainerid valgust korrigeerida, kui see tundub vale; mängudisainer peab programmeerima valguse, et see töötaks ja renderdaks reaalajas. See nõuab sageli vähendatud võrrandit, mis suudab valgust kiiresti laadida.
Kuigi renderdamisvõrrand võib luua realistliku välimusega valgust, on piiranguid, mis takistavad sellel tegelikku elu kopeerimast. Reaalses maailmas võib valgus reageerida viisil, mida on väga raske programmeerida. Näiteks võib valgust neelduda ja tõrjuda erinevate lainepikkustega või kiirata seda kohese asemel hilisemal ajal; neid mõlemaid on väga raske programmeerida. Samal ajal, kuna enamik vaatajaid või mängijaid on keskendunud animatsiooni või mängu tegevusele, on ebatõenäoline, et enamik vaatajaid neid probleeme märkaks.