สมการเรนเดอร์เป็นลักษณะของคอมพิวเตอร์กราฟิกที่เกี่ยวข้องกับวิธีการที่แสงส่องผ่านและสะท้อนออกจากพื้นผิวดังนั้นนักออกแบบกราฟิกสามารถสร้างฉากสามมิติ (3D) ที่สมจริง ปัจจัยสองประการที่นักออกแบบต้องคำนึงถึงคือแสงทั้งทางตรงและทางอ้อมหรือแสงจากแหล่งกำเนิดแสงและแสงที่สะท้อนพื้นผิว หนึ่งในสื่อหลักที่ใช้สมการการเรนเดอร์คืออนิเมชั่น 3 มิติเพราะหากไม่มีแสงฉากและตัวละครจะดูแบนและอึดอัด วิดีโอเกมยังใช้สมการนี้ แต่มีความท้าทายที่ไม่เหมือนใครเพราะเกมต้องแสดงผลแบบเรียลไทม์ ในขณะที่เทคนิคการเรนเดอร์นี้เหมาะสำหรับการเลียนแบบแสงในปี 2011 มีข้อ จำกัด ที่ทำให้ไม่สามารถเลียนแบบแสงในโลกแห่งความเป็นจริงได้
สมการนี้ซับซ้อนเล็กน้อยและรวมถึงตัวแปรจำนวนหนึ่ง นอกจากนี้ยังสามารถเขียนได้หลายวิธี แต่ควรคำนึงถึงตัวแปรหลายตัวเสมอ ในสมการ L o คือแสงที่ส่งออก x คือจุดบนพื้นผิวและ ω คือทิศทาง L e ถูกปล่อยแสงและ L i คือแสงที่เข้ามา สมการหนึ่งเวอร์ชันมีลักษณะดังนี้:
L o (x, ω) = L e (x, ω) + ∫Ωƒ r (x, ω ′, ω) L i (x, ω′) (- ω ′• n) d ω′
สิ่งนี้หมายความว่าแสงที่ส่งออกซึ่งมีทิศทางเฉพาะจากจุดใดจุดหนึ่งเท่ากับแสงที่ปล่อยออกจากจุดนั้นบวกกับอินทิกรัล (∫Ω) ของฟังก์ชันการแจกแจงการสะท้อนแสงแบบสองทิศทางแสงที่เข้ามาและการลดทอนของแสงที่เข้ามา , ไปทุกทิศทาง (ω ′) ในซีกโลกที่กำหนดโดย n
นักออกแบบต้องพิจารณาแสงสองประเภทเมื่อใช้สมการการสร้างภาพ แสงโดยตรงคือแสงใด ๆ ที่มาโดยตรงจากแหล่งกำเนิดแสงเช่นหลอดไฟหรือดวงอาทิตย์ นักออกแบบจะต้องทำให้แสงส่องจากแหล่งกำเนิดแสงในระดับความเข้มที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าแสงสะท้อนจากพื้นผิวอย่างถูกต้อง แสงทางอ้อมคือแสงที่ไม่ได้มาจากแหล่งโดยตรงเช่นแสงโค้งรอบ ๆ พื้นผิว สิ่งนี้ต้องการนักออกแบบเพื่อให้แน่ใจว่าแสงมีรายละเอียดที่ถูกต้องสำหรับพื้นผิวและแสงและเงานั้นปะปนกันโดยไม่มีข้อผิดพลาด
ภาพเคลื่อนไหว 3 มิติที่สร้างจากคอมพิวเตอร์ใช้สมการการสร้างภาพเพื่อสร้างฉากที่สมจริง เนื่องจากภาพเคลื่อนไหว 3 มิติถูกสร้างขึ้นเพื่อเลียนแบบชีวิตจริงไม่ว่าจะเป็นรูปแบบโวหารหรือสมจริงแสงนี้จึงจำเป็นต้องทำให้ฉากดูสมจริง หากปราศจากแสงพื้นผิวและตัวละครจะสูญเสียความลึกลงไปมากและผู้ชมหลายคนอาจคิดว่าฉากดูน่าอึดอัด ในขณะเดียวกันภาพเคลื่อนไหวสามมิติที่สร้างขึ้นสำหรับเด็กเล็กหรือผู้ที่มีงบประมาณน้อยอาจใช้สมการแสงที่ จำกัด ซึ่งไม่เหมือนจริง แต่ง่ายสำหรับนักออกแบบที่จะใช้
วิดีโอเกมใช้สมการการเรนเดอร์บ่อยครั้ง แต่นี่เป็นความท้าทายสำหรับนักออกแบบ ด้วยภาพเคลื่อนไหว 3 มิติผู้ออกแบบสามารถแก้ไขแสงได้หากดูไม่ถูกต้อง นักออกแบบเกมต้องตั้งโปรแกรมให้สว่างเพื่อให้สามารถทำงานและแสดงผลตามเวลาจริง สิ่งนี้มักจะต้องใช้สมการที่ลดขนาดลงซึ่งสามารถโหลดแสงได้อย่างรวดเร็ว
ในขณะที่สมการเรนเดอร์สามารถสร้างแสงที่ดูสมจริง แต่มีข้อ จำกัด ที่ทำให้ไม่สามารถคัดลอกชีวิตจริงได้ ในโลกแห่งความเป็นจริงแสงสามารถตอบสนองในรูปแบบที่ยากต่อการเขียนโปรแกรม ตัวอย่างเช่นแสงสามารถดูดซับและต้านทานกับความยาวคลื่นที่แตกต่างกันหรือสามารถปล่อยออกมาในเวลาต่อมาแทนทันที ทั้งสองอย่างนี้ยากในการเขียนโปรแกรม ในเวลาเดียวกันเนื่องจากผู้ชมหรือผู้เล่นส่วนใหญ่เน้นไปที่การเคลื่อนไหวของภาพเคลื่อนไหวหรือเกมจึงไม่น่าเป็นไปได้ที่ผู้ชมส่วนใหญ่จะสังเกตเห็นปัญหาเหล่านี้
