La ecuación de renderizado es un aspecto de los gráficos por computadora que se ocupa de cómo la luz irradia y rebota en las superficies, por lo que los diseñadores gráficos pueden crear escenas tridimensionales (3D) realistas. Dos factores que los diseñadores deben tener en cuenta son la luz directa e indirecta, o la luz de una fuente y la luz que rebota en las superficies. Uno de los principales medios que utilizan la ecuación de renderizado es la animación 3D porque, sin luz, las escenas y los personajes se verían planos y extraños. Los videojuegos también usan esta ecuación, pero existen desafíos únicos porque los juegos tienen que renderizarse en tiempo real. Si bien esta técnica de renderizado es adecuada para imitar la luz, a partir de 2011 existen limitaciones que le impiden imitar perfectamente la luz en el mundo real.
Esta ecuación es un poco compleja e incluye varias variables.
También es posible escribirlo de varias formas diferentes, pero una
siempre se debe tener en cuenta el número de variables. En el
ecuación, Lo es luz saliente;
x es un punto en una superficie, y
ω es la dirección.
Le se emite luz, y
Li es luz entrante. Una versión
de la ecuación se ve así:
Lo (x, ω) = Le (x,
ω) + ∫Ωƒr (x,
ω ′, ω) Li (x,
ω ′) (- ω ′ •
n) dω ′
Lo que esto significa es que la luz saliente, con una dirección particular
desde un punto específico, es igual a la luz emitida desde ese punto más
una integral (∫Ω) de la reflectancia bidireccional
función de distribución, la luz entrante y la atenuación de la
luz entrante, en todas las direcciones (ω ′) en el hemisferio
determinado por n.
Los diseñadores deben considerar dos tipos de luz al usar la ecuación de renderizado. La luz directa es cualquier luz que proviene directamente de una fuente de luz, como una bombilla o el sol. Los diseñadores deben hacer que la luz irradie desde la fuente con la intensidad adecuada para asegurarse de que rebote en las superficies correctamente. La luz indirecta es la luz que no proviene directamente de la fuente, como la luz que se curva alrededor de una superficie. Esto requiere que los diseñadores se aseguren de que la luz detalla con precisión la textura de una superficie y que la luz y las sombras se mezclan sin errores.
Las animaciones 3D generadas por computadora utilizan la ecuación de renderizado para crear escenas realistas. Dado que las animaciones 3D están hechas para imitar la vida real, ya sea estilística o realista, esta luz es necesaria para que las escenas parezcan reales. Sin luz, las superficies y los personajes perderían gran parte de su profundidad, y muchos espectadores podrían pensar que las escenas se ven incómodas. Al mismo tiempo, las animaciones 3D hechas para niños muy pequeños o para aquellos con presupuestos reducidos pueden usar una ecuación de luz limitada que no es tan realista pero es más fácil de usar para los diseñadores.
Los videojuegos usan la ecuación de renderizado a menudo, pero esto presenta un desafío para los diseñadores. Con animaciones 3D, los diseñadores pueden corregir la luz si parece incorrecta; un diseñador de juegos tiene que programar la luz para que funcione y se renderice en tiempo real. Esto a menudo requiere una ecuación reducida que pueda cargar la luz rápidamente.
Si bien la ecuación de renderizado puede crear una luz de aspecto realista, existen limitaciones que le impiden copiar la vida real. En el mundo real, la luz puede reaccionar de formas muy difíciles de programar. Por ejemplo, la luz puede ser absorbida y repelida con diferentes longitudes de onda, o puede emitirse más tarde en lugar de inmediatamente; ambos son muy difíciles de programar. Al mismo tiempo, debido a que la mayoría de los espectadores o jugadores se concentran en la acción de la animación o el juego, es poco probable que la mayoría de los espectadores noten estos problemas.