D5渲染器上线至今,用户已稳定覆盖全球200多个国家和地区,D5渲染器团队自研了业内领先的全局光照和实时降噪算法,以实时渲染为起点,提供一种全新的工作流,打造愉快、高效、自由的3D创作体验。
D5渲染器团队将于9月,在GAMES B站平台分享D5自研的全局光照、MeshLight 自发光、实时降噪器等核心技术。
2022年8月10日-12日,第七届计算机图形学与混合现实前沿研讨会(GAMES 2022)在湖南长沙成功举办。大会由中国计算机学会主办,中国计算机学会 CAD&CG 专委会与中南大学承办。GAMES 研讨会作为国内最具权威性和影响力的图形学学术会议之一,一直致力于促进广大研究人员及学生在相关领域展开交流和讨论,为产学研深入融合提供了更有效的交流和人才共享的机会。
D5 渲染器作为此次 GAMES 2022 大会的特别赞助商,线上出席了本次大会,并将于9月在 GAMES-Webinar 的B站平台带来了聚焦D5自研核心技术的主题演讲。D5团队对 GAMES 研讨会一直保持高度关注和深度参与热情,非常乐意为活跃我国计算机图形学和虚拟现实的研究、促进学术交流和合作助力。
D5一直深耕实时渲染领域,自研了业内顶尖的 D5 GI 和 AI 降噪算法,始终秉承着专注于渲染技术的应用,帮助建筑师、设计师、3D创作者不断地缩短和优化制作过程,自由表达心中所想。
混合的GI策略
为了高效取得样本,D5 GI 使用了混合的策略,结合使用了光线追踪和基于光照探针的 GI,在准确和效率之间寻找平衡点。
光照探针(Light Probe)是一种在实时渲染中使用得较多的 GI 采样方法,它运行效率高,而且能够处理动态场景的 GI。在读取场景的同时,无数的光照探针已经均匀地分布于整个场景的范围内,随着实时渲染的运行,每个光照探针都会动态更新其采集到的光照信息,并且会根据其重要性,改变更新频率,一些对场景影响不大的探针信息更新会变慢,以节约计算资源。
在纯光照探针 GI 方案中,当我们需要给模型上的某个点着色时,只需要找到邻近的几个光照探针,插值求得光照信息即可。由于是插值取样,这种 GI 计算结果往往体现为低频的亮度变化,平滑无噪点,在视觉上更容易被观众接受,相应地,会缺乏细节,而且会在模型边角产生“漏光”“漏阴影”,这是因为在插值取样时,读取到了过亮或过暗的探针信息:
如上图,墙角漏光是因为取值到了室外的探针,地板过暗是因为取值到了地下的探针。
为了增加 GI 的细节和准确性,D5渲染器在前几次 GI 反弹时使用了光线追踪采样,随后才会使用光照探针的信息,由于 Brute Force 反弹的准确性,D5 有效地改善了纯探针方案带来的漏光现象:
这种混合计算 GI 的策略既保证采样的速度,又保留了 GI 的细节,其效果是非常优秀的:
图为视频帧序列 GI 质量对比,左侧为路径追踪采样(通常作为标准参照),右侧为 D5 混合 GI 采样策略的计算结果。 左右采样时间相同,且左右均无降噪。
可见在相同采样时间下,D5 GI 迅速取得了较为真实可信的效果。
降噪
在不同的应用场景中,D5 渲染器使用了不同的降噪技术,以便在实时预览,静帧渲染和视频渲染三种不同的情况下,达到最好的效果。
实时预览
在高质量的实时预览中,D5 使用屏幕空间降噪(SSD),使用这种算法,每一帧 1920×1080 画面的降噪开销大约在 1-2ms 左右,保证了实时预览的帧率,让用户在创作场景的过程中能有所见即所得的交互体验,这是 D5 渲染器的核心价值所在。
实时预览屏幕空间降噪效果
静帧渲染
在输出静帧图片的时候,D5 采用的是 Open Image Denoiser,在进入降噪之前,每个像素已经有上百个天光采样和数十个 GI 采样,结合上文所述的 D5 GI 策略,得到了足够高质量的样本信息,将这些信息输入 AI 降噪器后,可以“瞬间”得到平滑的结果:
Open Image Denoise 降噪前 VS 降噪后
为了得到更好的降噪效果,Open Image Denoiser 还允许输入 Albedo 通道和法线通道,这样一来,就可以保证成果图边角和纹理的清晰。D5 使用了这个流程为静帧图片降噪。
Albedo
法线
上图:输入 Albedo 和法线信息后,AI 降噪结果细节更多,可见墙角的转折和木纹理更加清晰了。
视频帧序列渲染
Open Image Denoiser 缺乏前后帧的连贯性,这意味着在降噪视频后会造成视频画面的抖动和闪烁。
而屏幕空间降噪(SSD)可能会丢失一些画面的高频细节,为了缓解这个问题,使用了 World Space Denoiser(WSD),改变了降噪取样的方式:
左图红圈为屏幕空间降噪采样范围示意, 右图红圈为世界空间降噪采样范围示意。
根据场景的空间信息,决定降噪的强度,就可以保留更多的高频细节:
以此技术为基础的D5渲染器也不止于做一个简单的渲染器,D5渲染器被定义为「3D创作工具」,以实时渲染为起点,提供一种全新的工作流,打造愉快、高效、自由的3D创作体验。3D创作将如同实时摄影一般,摆场、拍摄,成片。每个人,都可以成为创作者,跨越设计语言门槛,做自己故事的导演。
2020年6月于全球范围内正式发布,D5渲染器至今下载量已超百万次,稳定用户覆盖全球200个国家和地区,团队秉承愿景,将继续围绕3D创作工作流,打造创新实用的产品和服务。
本届 GAMES 2022 研讨会主要以面对面交流的形式,面向广大研究人员、业界同仁及学生,围绕计算机图形学、混合现实、可视化、人机交互和人工智能等领域前沿研究展开热烈讨论,将为图形学与混合现实等相关领域的专家学者、产业界同仁和学生提供展示创新成果,传承研究经验,探讨未来发展的平台。
D5渲染器团队作为可视化和渲染领域的顶尖团队,将于9月,在 GAMES-Webinar B站平台分享D5自研的全局光照、MeshLight 自发光、实时降噪器等核心技术。
(来源：新视线)
