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A Glimpse of Industrial Solusion

Spatiotemporal Variance-Guided Filtering （SVGF ）

时空上的双边滤波，一种当期效果最好的联合双边滤波

  • Depth

    • 以深度值，根据贡献函数得到对当前点的贡献

    • 考虑贡献点在切平面法线方向上的深度，而不是朝向摄像机方向的深度

    • image-20230329112311733

  • Normal

    • 用两点法线的点积判断是否相互贡献大

    • 一般用宏观的法线而不是法线纹理

    • image-20230329112647530

  • Color

    • 一般认为两点间的颜色差异大，就是边缘不需要模糊，滤波核要小

    • 但是由于噪声的存在，不能把噪声认为是边缘，需要被滤波掉

    • 用灰度表示差异，用方差防止噪声，灰度或者方差越大贡献能力越低

    • image-20230329112907697

不足

  • SVGF 更倾向于过度模糊

  • 由于有时间上的滤波，可能会拖影

Recurrent denoising AutoEncoder （RAE）

基于 G-Buffer 和神经网络的图像降噪image-20220309184939045

  • 使用 AutoEncoder 结构，

  • 使用 G-Buffer 以及上一帧的图像信息

  • 可能出现 Ghosting，来回抖，看起来像沸腾的水

  • RAE 可以在任意数量的 SPP 中运行

  • 英伟达 RAE 去掉了时间上的自循环部分

  • 没有用到 MotionVector

SVGF 比 RAE 好得多

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Temporal Anti-Aliasing （TAA)

  • 四帧一个循环，每帧都进行四分之一个采样

  • image-20220309185009121

  • 移动的物体使用 Motion vector 找到上一帧着色像素对应的屏幕位置

  • 对于 Jitter sampling pattern 的处理和 RTRT filter 基本一致

Space Anti-Aliasing

  • SSAA ：渲染高分辨率的纹理后，双线性插值降采样,四倍计算开销

  • MSAA ：

    • 在同个像素对于每个对这个像素参与贡献的三角形都会进行采样，在硬件光栅化的时候实现image-20220309185035560

    • 对于采样点的复用image-20220309185143137

  • FXAA -> MLAA -> SMAA ：都是同样的算法，基于图像的抗锯齿

    • SMAA：Enhanced subpixel morphological AA 图象矢量化，提取为无限分辨率，离散变连续image-20220309185218053

G-Buffer 不能进行抗锯齿，一定是得走样的

Temporal Super Resolution 超分辨率方案

  • DLSS ：基于当前输出的图像信息和时间上的图像信息

避免没有意义的着色

Deferred Shading 延时渲染

  • 只 shading 可见的 Fragment ，通过 GBuffer 中的 Depth Buffer 时间

  • 光栅化两次，第一次着色 G-Buffer，第二次通过了深度测试才着色 ColorBuffer

  • 延时着色也只能对写入深度的不透明物体起作用，前向渲染需要在延时着色之后执行。

Deferred Lighting 延时光照 （这块是我自己的理解课外的内容）

  • 延时光照是延时渲染理论的最常用的应用

  • 在默认都是 PBR 着色的时候，只需要将 PBR 着色所需的所有数据存储在 G-Buffer 内

  • 光照着色时通过 G-Buffer 内的数据完成所有像素点着色

  • 优点是速度快，一个材质渲染整个屏幕上的所有像素

  • 缺点是所需 G-Buffer 数量多，着色材质需求不灵活

Tiled Shading

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  • 屏幕中的每个条不会被所有的光源影响

  • Tiled Shading 在 deferred shading 的基础上，对所需的光源做优化

Clustered Shading

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  • 深度上继续切片

  • 这两渲染管线都是在延时渲染中基于 G-Buffer 实现的，此时已经没有网格物体，三角形的概念了

Level of Detail Solution

多层次细节 ：近处精细，远处粗糙，再远不可见

  • Cascade shadow map

  • Cascade LPV

  • 关键点在于 cascade 过度，最好对其进行过度

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  • 使用多张 ShadowMap

  • 离摄像机越远的区域采样表示范围越大的 ShadowMap

Geometry LOD

  • Nanite，UE5 的无限精度几何体 LOD 算法，自己写了一套光栅化管线，判断在什么层级使用哪种方式表现物体，比如远的直接用贴图，近的用 LOD

  • LOD 方法最大的问题是在线性插值不好起作用时的精度突变

  • 可以采用 TAA 来模糊突变

  • 可以考虑三角形的调度，纹理的调度，虚拟纹理

  • 几何纹理也可以来表示 Geometry

Global illumination Solution

  • 全部实时光追太慢，采用混合模式的性能光追

  • 先光栅化，再 SSR，再 RTRT

  • 用场景 SDF Trace 光线，RSM 反光手电

  • DDGI，用 probe 记录并发射间接光，光照探针，

  • 最后使用光线追踪低模物体

  • Lumen 是全局光照，是以上方式的结合image-20230329152055485

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