HDR教程之通道产生噪点问题的解决方案

　　GI通道噪点产生的原因与解决方案

　　HDR环境贴图一般不能直接对场景照明，依赖GI运算来照亮场景。很多时候，会由于HDR图片内容很丰富，而导致GI通道产生噪点，一般会提高GI的精度来减少噪点，但是渲染时间就长了。
　　这里给大家介绍一个解决GI通道噪点的方案。GI通道产生噪点的原因是这样的：我们的GI决定每个点的照明的颜色和亮度的时候，先会从摄像机像这个像素点发出一条射线，当这个射线打到这个像素以后，会爆开一个半球形的射线集合，这些射线又去场景里面去找周围环境的亮度和色彩信息，收集完了以后，会把所有射线收集的信息全部加起来，除以射线的数量，得到一个平均值。这个平均值，就是这个像素点的GI信息了。
　　对于一个对比度稍微大一点的HDR图来说，图片上肯定有些区域有高亮，比如我这个例子里面的太阳。太阳很小，但是却异常的亮。每当有射线射中这个太阳的时候，就会对平均值增加不少的亮度。但是在你采样不高的时候，就会出现图中的情况，所有的采样射线都射空了！没有击中太阳，那么这个点的亮度信息就会比较弱。

　　但是采样是随机的，也有的时候，有的射线就正好射到了太阳，那么平均下来的亮度就比较亮。

　　 当你的GI采样低的时候，你的射线数量就少，你射中太阳的概率就低，但有的时候又运气好能射中，完全看运气。于是你渲染出来的GI通道就会有一些亮斑，就是这么来的。如果你狂提精度，射线数量非常多，那么射中的概率就很高，于是每个点算的亮度都基本是正确的，就不会出现亮斑和噪点，但是渲染时间也上去了。
　　那问题怎么解决？从产生的原因来说的话，就是场景里有些地方对比对很大，区域又小，很难射中。那么，我们就把整个图片进行一个模糊处理，让图片区域和区域之间的差异降低，让那些小太阳，变成大太阳，更容易击中。于是，就可以在保持GI精度不那么高的时候，依然可以得到干净的GI通道。
　　但是马上会有聪明的朋友说，你一模糊图片，信息不是就模糊了吗？其实没关系，因为GI影响的是漫反射，而漫反射对于光源的细节并不敏感。只要我们有差不多的太阳在同样的方向，亮度也差不多，那么被影响的漫反射的结果就差不多。

　　同样的精度下。上图是清晰的HDR照明结果，下图是模糊并且缩小了的HDR照明效果。从照明的结果上来看，基本效果很接近，只是模糊了以后，噪点显著减少！
　　但是还有这样的问题，你的HDR图片模糊了，那我渲染有反射的物体的时候，反射岂不是也模糊了？而且如果我想要HDR图作为背景，那么背景也模糊啦。没关系，我们可以使用一些渲染器自身的设置来规避。

如图，使用vray渲染器，将Background、reflection和refraction设为清晰的HDR图片，而GI texture则使用模糊了的HDR图。这样我们即享受了模糊的HDR图对GI对漫反射的贡献，又享受了清晰的HDR图对反射折射的贡献。一举两得，完美解决。

　　Reflection通道产生噪点的解决方案
　　以上是反射特别干净，材质球glossiness值为1时的情况。当你的材质有一定的反射模糊的时候，又会出现另外一种问题：反射通道噪点的问题。　　 当反射模糊精度为8时。　　 当反射模糊精度为32时。　　当反射模糊精度为128时。
　　可以看出，想要消除噪点，需要非常高的反射模糊精度。但是渲染时间又会飞速上升。有没有类似刚才的取巧的方法可以一举两得呢？其实是有的。你再观察上面的图片。会发现，精度到32的时候，有噪点的地方主要集中在最亮的白色区域，那一块其实反射的是太阳。也就是说反射模糊最大的计算难题还是太阳。
　　跟前面说的原理很类似，反射模糊也是从摄像机发射线去找场景里面的亮度，收集在一起再算平均值。只不过反射模糊爆出来的射线不是半球形，而是跟自己模糊程度相关的一个扇形。所以，原理很类似，产生的原因同样是由于太阳太小了，射线不容易射中！那反射通道是不可以模糊的啊！怎么办呢？这里，我想了一个很巧妙的方法。前段时间在SIGGRAPH会展上和konstantin交流的时候得知他也是用的一样的方法！
　　具体方法是这样的。既然产生噪点的是你太阳，那么我们在图片上直接把你太阳给抹掉。你可能会惊讶说，那照明效果就不对啦！没关系，我们可以在图片上相同的位置，放置一盏平行光，或者sun节点，来模拟太阳。那么软件生成的光源，不是正的光源，只要知道位置，计算机就自动能计算出非常完美的模糊效果，不会有噪点。问题就这样解决啦！

　　如图，手动将HDR图的太阳涂抹掉以后，添加软件里的太阳。可以得到完美的高光反射，并且阴影的软硬程度，太阳的颜色都可以控制了。结果非常令人满意。
　　至此，关于HDR相关的知识，基本上都已经提到了。这篇文字教程写完都快八千字了，我还要录制视频教程。做这样一起教程确实是很辛苦的。而且到后面的内容确实是非常具有实战价值，我基本毫无保留地分享了这些年知识的结晶。如果觉得确实不错的话，不要吝啬，记得分享给更多的朋友受益哦~转载请注明出处，尊重知识。