降噪

在执行最终渲染时,尽可能降低噪点非常重要。在这里,我们将讨论一些技巧,虽然打破了物理定律,但是在合理时间内渲染动画时尤为重要的。单击以放大示例图像,查看噪声差异。

路径追踪

Cycles 在下一个事件估计时使用路径跟踪,这不擅长渲染所有类型的光效果(如焦散效果),但与其他渲染算法相比,它的优势是能够渲染更详细、更大的场景。这是因为我们不需要在内存中存储光子贴图,并且与双向路径跟踪相比,我们可以保持光线相对一致,以使用按需图像缓存。

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我们做与现实相反的事情,将相机的光线跟踪到场景中和灯光上,而不是从光源到场景中,然后进入摄像机。这样做的好处是,我们不会浪费不会出现在相机中的光线,但也意味着很难找到一些可能贡献很大的光路。光线将根据表面 BRDF 或已知光源的方向发送。

See also

有关详细信息,请参阅 光程 以及 采样 文档。

噪点的来源

要了解噪点可能来自何处,请以下面的场景为例。当我们将光线追踪到红点上由白色圆圈标记的位置时,下面的第二个图像给人一种漫反射色光 “看到” 的印象。

要查找从曲面反射的光,我们需要从所有这些像素中查找平均颜色。注意球体上的光泽高光,以及光线投射在附近墙壁上的亮点。这些亮点比图像的其他部分亮 得多,并将显著影响此像素的照明。

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这个场景。

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阴影点的亮照度。

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检测到的高光。

光源是已知来源,所以其位置已知,但它导致的光泽高光又是另一回事。对于路径跟踪,我们所能做的最好的事情就是在半球上随机分布光线,希望找到所有重要的亮点。如果对于一些像素我们错过了一些亮点,但是我们确实为另一个像素找到了它,这会导致噪点。我们采集的样本越多,我们覆盖所有重要光源的概率就越高。

通过一些技巧,我们可以降低这种噪点。如果我们模糊亮点,它们就会变得更大,越来越不强烈,它们就更容易找到,噪点也更少。这不会给出相同的精确结果,但通常通过漫反射或柔和的光泽反射查看时,效果往往足够接近。下面是使用 光泽过滤器灯光衰减 的文档。

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使用光泽过滤&灯光衰减。

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阴影点的亮照度。

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检测到的高光。

最多反弹次数

在现实中,由于光速非常高,光会反弹大量。实际上,更多的反弹会引起更多的噪点,并且最好在 光线追踪` 部分中使用 更少 反弹,用于不同的色泽器类型,使用 有限全局照明 预设。漫反射表面通常可以减少反弹,而光泽表面需要更多,而传输制光器(如玻璃)通常最需要。

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没有反弹。

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最多两次反弹。

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最多四次反弹。

同样重要的是,使用 没有 值1.0的组件或接近该值的颜色着色器;尝试将最大值保持在0.8或更小,并使灯光更亮。实际上,表面很少能完全反射所有的光,但当然也有例外;通常玻璃会让大部分光通过,这就是为什么我们需要更多的反射。颜色分量的高值往往会引起噪点,因为光强度不会随着它从每个表面反弹而降低。

焦散和滤除光泽

Caustics are a well-known source of noise, causing Fireflies. They happen because the renderer has difficulty finding specular highlights viewed through a soft glossy or diffuse reflection. There is a No Caustics option to disable glossy behind a diffuse reflection entirely. Many renderers will typically disable caustics by default.

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默认设置。

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焦散禁用。

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过滤光泽大于零。

然而,不使用焦散会导致光线丢失,并且它仍然不包括通过柔和的光泽反射来查看锐利光泽反射的情况。有一个 滤除光泽 选项可以降低来自这种情况的噪点,但代价是准确性会产生偏差。这将通过增加着色器的粗糙度来模糊锐利的光泽反射,以使其更易于查找。

上图显示了默认设置,没有焦散,滤除器光泽设置为1.0。

光线衰减

在现实中,真空中的光总是以1/(距离^2)的速率衰减。然而,随着距离变为零,这个值就变成了无穷大,我们可以在图像中得到非常亮的点。这些大多是间接照明的问题,在间接照明中,击中这样一个小但极亮的点的概率很低,因此很少发生。这是典型的 闪点

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硬衰减。

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软衰减。

为了减少此问题,光线衰减 节点具有 平滑因子 ,可用于降低光线对附近曲面可能影响的最大强度。上面的图像显示默认衰落和平滑值 1.0。

多重重要性采样

可将具有自发光着色器的配置为使用多重重要性采样 (材质设置) 。这意味着,他们将得到射线直接发送到他们,而不是结束在那里根据光线随机反弹周围。对于非常明亮的网状光源,这可以显著降低噪声。然而,当发射不是特别明亮时,这将从其他较亮的光源中抽取样品,而以这种方式找到它们很重要。

这里的最佳设置很难猜测;它可能是一个试验和错误的问题,但通常很明显,一个有点发光的物体可能只在本地提供光,而用作光的网光需要启用此选项。下面是一个示例,其中发射球体对照明的贡献很小,并且图像通过禁用多重重要性来渲染其噪点略小。

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多重重要性关闭。

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多重重要性开启。

世界背景还有一个 多重重要性 (设置) 选项。这对于具有小亮点的环境地图非常有用,并不单纯是平滑处理。然后在预处理中,此选项将确定亮点,并直接向它们发送光线。同样,如果不需要此选项,则启用此选项可能会从更重要的光源中获取样本。

玻璃和透明阴影

禁用焦散后,玻璃会错过阴影,并且具有滤镜光泽,它们可能会更柔和。我们可以制作一个玻璃扫描器,当 直接 观看时,将使用玻璃BSDF,在 间接 查看时使用透明 BSDF。透明 BSDF 可用于透明阴影,以直接通过曲面查找光源,并给出颜色适当的阴影,但没有焦散。光程节点将用于确定何时使用两个着色器中的哪个。

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优化的玻璃着色器。

上面我们可以看到用于玻璃透明度技巧的节点设置;在左侧由于缺少焦散,渲染有太多的阴影,右侧则带有该技巧的渲染。

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默认的玻璃 BSDF。

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优化的玻璃着色器。

日光入口

当渲染一个日光室内场景时,大部分光线都是通过窗户或门的开口进入,集成器很难找到通向它们的路。要解决此问题,请使用 灯光入口 。然后,你将需要修改它的形状,以匹配你想要填充的洞口的形状。

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降噪

Even with all the settings described above there will always end up being some render noise no matter how many samples you use. To fix this there is a post-processing technique to cleanup the final bit of noise. To use this enable Denoising in the Render Layers tab of the Properties.

Below is an example render by The Pixelary.

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降噪前的渲染示例。

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降噪后的渲染示例。

钳制光斑

最理想的情况是,使用之前的所有技巧,将 闪点 消灭,但它们仍然可能发生。为此,使用积分器 钳制设置 可以使任意单独的光线样本对像素的贡献 强度 可以 钳制 到一个最大值。

如果设置得太低,这可能会导致图像中缺少高光,这或许有助于保留相机效果,如光晕或眩光。为了减轻这个难题,通常只对间接反弹进行钳制是有用的,这样可以使相机直接看到的高光不会受到影响。

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没有钳制(0)。

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钳制设置为 4。