这篇文章解释 NVIDIA 的 AI denoiser 与 V-Ray Next 自身的降噪器之间的区别。说明了如何正确地合成与时序降噪。

作者 / Christopher Nichols
翻译 / Hammer Chen

理解降噪问题

降噪(Denoising)是个相对复杂的问题。很难找到单一解决方案适用于所有情况。 在上一篇文章中，我们解释了 V-Ray Next 新的 NVIDIA AI Denoiser 的优缺点。这为用户提供了接近实时的降噪解决方案，因此该功能是照明和场景组合的绝佳选项。但这个功能确实有一些限制，使其无法成为最终渲染的最佳解决方案。

降噪与合成

在视觉特效的世界里，艺术家输出大量的渲染元素，以便在合成中进行调整。 通常将渲染的许多方面拆分成不同部分，如高光反射，反射，反射过滤，漫反射过滤，光照和全局照明。接下来的挑战就是使用单独的元素重构成完整(beauty)图像。可能出现的一个问题是，每个渲染元素必须提供对原始完整图像的正确贡献，否则将会出现伪影(artifacts)，尤其是在图像边缘附近。

现在想象一下，你想使用已降噪的图像作为 beauty pass。这意味着所有的渲染元素也需要降噪。如果每个渲染元素都是自己个别降噪，那么你重新合成到 beauty 图像时，可能会产生很多伪影。

以下容我解释，V-Ray Next 中的新渲染元素降噪器如何藉由维持每个渲染元素的完整降噪图像的正确贡献来解决此问题。

时序上的降噪

当您对图像进行降噪时，该算法会尝试检测噪点，并通过过滤与模糊化来平滑化该图像具有噪点的部分，同时保留边缘完整性。如果你正在渲染一段动画，这意味着每个图像将被分别降噪。由于每幅图像不同，每幅图像的降噪也会不同。 这些差异可能会导致飘动的图案(swimming patterns)，因为你逐帧进行降噪。

原始带噪点的动画

具有伪影的降噪过后的动画

为了解决这个问题，我们将说明V-Ray Next如何使用独立版的降噪器来对动画序列解决这个问题。

降噪所有的渲染元素

在 V-Ray 中，用户会注意到几乎每个渲染元素都有一个名为 denoise 的选项。这意味着如果您选择了 VRayDenoiser 渲染元素，那么选择了 denoiser 选项的每个其他渲染元素也将被降噪。有趣的是，V-Ray 不会单独去除每个渲染元素。V-Ray 在降噪时考虑所有的渲染元素，每个渲染元素仅代表其降噪图像的一部分。您仍然可以在每个渲染元素中看到一定程度的噪点，但是当您将图像重新组合成 beauty 时，图像的完整性会得到保留。而且你不会得到诸如边缘问题之类的错误。

在以下例子中，我们展示了一个复杂的场景，其中包含大量的渲染元素，包括所有标准信道以及几个灯光选择通道。在 V-Ray 中，实际上您可以输出数百个渲染元素，每个渲染元素都选择了降噪，并且这些通道都将呈现它们个别对降噪图像的适当贡献。

左图: 原始的完整图像 | 右图: 重新合成后的图像

渲染元素

有几件事要考虑

考虑到反射和折射

需要考虑的一件事是 V-Ray 使用助手元素(helper elements)来识别要保留的细节区域，包括漫反射滤镜和世界法线等元素。默认情况下，这些元素会忽略可能通过反射和折射才看得到的细节。所以细节可能会在这些区域丢失。

原始带噪点的图像

法线渲染元素

降噪后的渲染元素

幸运的是，我们可以藉由调整物体着色器的设置并确保在影响通道(Affect channels)区中，选择所有通道(All Channels)来重新获得这些细节。这样一来，助手元素将会看到物体在反射和折射中出现的区域。但是，当你这样做时，您会增加渲染时间，请应谨慎使用此选项。试着只影响折射，只有在需要时才使用。

原始带噪点的图像

法线渲染元素并勾选影响所有通道

降噪后的渲染元素并勾选影响所有通道

渐进式渲染与分块渲染

正如前面所述，与 NVIDIA AI 降噪器相比，V-Ray 降噪器更适合用于生产级的最终渲染。 因此，您可能需要考虑使用分块渲染(bucket rendering)进行最终渲染。其中一个原因是，在渐进式渲染(progressive)模式下，每次扫描都要计算降噪器。虽然 V-Ray 降噪器速度相当快，但计算时间可能需要一秒或更短的时间，而当图像需要进行数千次计算时，这些增加的秒数会快速累积。使用分块渲染时，降噪器只会在图像中进行一次降噪，这可显著加快最终帧的渲染速度。

解决时序上的问题

为了解决动画中的降噪问题，降噪时，降噪器需要考虑相邻帧。由于 V-Ray 在渲染之前可能不知道相邻帧，因此我们提供了一个独立版的工具来对序列图像进行降噪。

Denoiser 降噪工具

此工具允许您选择帧范围，并指定在降噪时，藉由设定多少的相邻帧数量需要进行考虑，以产生平滑的降噪动画，从而避免产生伪影。此外，由于这是后期处理，因此您可以针对不同场景使用最合适的不同设置。您还可以选择要将哪些渲染元素降噪。

原始带噪点的动画

独立地对每帧进行降噪

时序性降噪，混合相邻帧的结果

V-Ray 的降噪器专为生产合成而打造

NVIDIA®（英伟达™）AI 降噪器是简约工具，适合用在风格研究(lookdev)，照明和构图的绝佳工具。V-Ray 降噪器更适合于生产渲染与正式的合成。因此，您可以继续使用包含所有渲染元素的制作工作流程，并确保您的通道将以其适当的贡献进行重组。此外，对于动画序列，您可以在渲染序列上使用独立的降噪器应用渲染序列，适当地考虑前帧与后帧，并实现时序上平衡的理想降噪序列。