有没有人想过如何在 Cycles 中去除噪点？Bashi 的 NodePack 之前做过类似尝试，没有修改过一句代码，仅仅使用的是结点设置，效果嘛，看看…
… 你会发现效果其实并不理想，车的前盖看上去还OK，但是地面的阴影却十分粗糙，侧面非直接光照的表面也有大量的噪点。按理说技术层面上是不应该有问题的，但为什么会成这样，还真得花点时间深入研究下。
问题的原因应该是，光泽和色度通道在混合时，双边过滤器会产生一些噪点，也许会在之后的步骤中产生，我们试试怎么基于 Bashi 的结点思路去优化一下。
噪源
光线追踪计算中会产生意料之外的光线数据，可能的来源有3个：
- 没有足够的采样光线来支撑积分器做值收敛计算。
- 光线在追踪过程中，错过了一些重要的光源。
- 你电脑出 BUG 了！
当然，这第三种可能几率很小，所以就只看看前2种情况吧。
当光线从一个像素点中射出，并试图独立反向寻找一个强光线光源时，就像是一只飞舞在夜空中的萤火虫去寻找光源，如果积分器有足够的采样深度，例如反弹次数和衰减比例等，那么该点和其他所有点一样，最终都能找到光源位置，并根据路径深度来表现光线的明亮度等，这一点是没问题的。
如果希望在这个过程中去除掉噪点，就得考虑其中间接光照产生的非均匀追踪计算。
如果经过反弹追踪到光源的光线数量足够多，那么我们就能得到足够少的噪点。相应的，如果反弹次数较少，那么大量光线也都能同样成功实现追踪计算，光线效果也会更精确。不过光线不会都从同一个起点出发，所以有些个别光线需要额外的延长光程，去作用于反向追踪计算，以获得更好的光影效果。如果满足不了，那么就会产生噪点。
更糟糕的是，目前的3D主流计算趋势，就是要去利用间接光照做照明，而这也是最能模拟真实世界照明的方式。但这种方式会产生的主要问题是，噪点会在一些平面区域上表现的尤为明显，因为我们的人眼会默认为这些平面区域就应该是平滑的，就比如说墙壁吧。
注意看上图，表面平滑的部分，它们的表面看上去都是近乎一样的法线效果，也就是相似的噪点分布。而弯曲或带扭曲的部位，几乎看不见噪点。
物体的照明计算主要是依靠于其表面的法线，如果相邻部位的法线值相近，那么照明效果也会相似。这就给出了一个提示：如果将采用相同法线的相近像素光照做一个合并，那么这就可以欺骗系统，在较少的采样数下也能完成大面积的完整采样计算。而且全局照明算法也有类似的手段，采用模糊化的效果来迷惑人眼。
双向过滤
说到模糊化，大家应该都知道高斯模糊吧，这是一种十分高效而且效果很好的数学算法。但和其他过滤算法类似，它也有一个缺陷，就是边界的模糊问题，因为它对待边缘和平面的模糊方式是一致的。
有个取巧的解决办法：使用权重值来控制，人为地降低边界部分的通道色彩叠加效果。这是因为边缘其实就是两个模型的本体色彩，在临界的位置做的一种融合式叠加，当然还包括两侧的阴影。这样的方式呗成为双向滤波，是比较常见的降噪处理算法。
这个场景的噪点十分严重，但是借助双向滤波的算法，我们可以看到，画面的色彩细节从高斯模糊后的画面里凸现了出来，而噪点则被过滤掉了。
我们也可以借助模型的法线属性，用于辅助生成权重图，让物理边缘与视觉边缘相对应，使拥有相同表面法线的物体法线值也相同，最终实现双向过滤的算法。很多实现该算法的功能，都会添加一个权重的选项，用于控制哪些部分可以参与降噪计算，哪些不能。只是看看我们手上的......
Cycles 居然没有权重的选项！好吧，那我们就加一个上去看看效果如何。
说实话，效果有点惨不忍睹。墙面看上去还行，桌子看上去还行，但是看看招贴处上的纸张，表面色彩几乎和背景色彩糊在了一起。也就是说，法线通道并没有准确得捕获每一处的边缘信息，我们需要一些特殊的色彩来强化边界值，这样贴图和墙纸就能与背景墙区分出来，避免降噪计算时被误伤。
Cycles 有两种解决方案，表面法线值只是其中一种，你可以从下图看出渲染时色彩的默认通道分布，其中并没有照明的相关数据。
色彩信息固然重要，我们可以用来区分不同的物体，但大部分时候，物体的色彩都很相近，所以用色彩来区分物体的方式可能行不通。例如木头，上面的纹理如果用色彩来辅助采样，区分度简直太弱了。
色彩通道和法线通道不一样，它不能为功能化合成提供任何帮助，但是如果我们把它加入结点合成试试呢？
看，效果很不错！但是等等，如果再仔细看看，会发现一些较微弱的光照细节，例如紧贴墙壁的物体阴影，都被过滤掉了，导致看上去像漂浮在墙上一样。同样的，光线产生了一些光斑，不是这些的话，这真是一个不错的解决方案。
等等，注意到墙上的钟没有，整个钟面都成了褐色，而且周围还有些光斑噪点。
从上面的图中可以看到，色彩通道将整个钟面的指针和刻度都模糊掉了，这是因为法线和色彩通道只会记录光线第一次碰撞到物体时的数据，而由于玻璃是透明的，所以光线根本就没有穿透进去，导致通道中缺失了以上细节。钟板本身看上去还行，只是色彩上缺少一些对比度。透明这个小细节，我们可以取巧解决掉，要不然花的精力就夸张了。
在 Cycles 里抠出部分物体的色彩方式很多，提供一个简单的思路，就是将钟板物体的 ID 数字填高点，用 Object 的 Index 结点在合成去剔除掉，最后合并到降噪后的结果中。顺手把地面也加进去试试，效果貌似不怎么样。
其他噪源
渲染结果中出现的噪点，不一定全部是因为采样和光影等作用下产生的，还有可能是因为一些合成因素造成，例如景深计算等。
这是因为光线在追踪和景深聚焦计算过程中，点在场景中的光线散射是发散的，而不是仅仅指向镜头。所以如果你希望得到成像结果，光圈会让光线均匀的散射到画面的所有位置上，如同针孔成像一样。
现实镜头中的镜片则用于改变光线的路径，让发散的光线可以最后重新汇聚到一个点上。但是呢，如果要让这种点到点的汇聚计算完美实现，需要让光线和焦距处于一个完美的相对距离之上。如果成像的位置较远或者过近，那么光线的汇聚点将会定位到画面的外部，而画面上将会产生多条光线形成的光斑，俗称噪点。
我们可以翻转一下再看，如果画面上的一个特定点，可以收集画面中的全部光线，而在该点的另一侧，拍摄物体的光线也可以完全聚焦在这个点上。换句话说，这个点可以产生一个锥形的投影区间，将场景中的所有光线都汇聚在一起。
如果这样思考可以的话，那么解决方法就可以采用欺骗眼球的方式，辅助以虚拟景深数据来计算，效果还算行。
但对应另外一种情况，那就是运动模糊，这种暂时的欺骗方式就不行了。还有一种光线效果，就是焦散，它打破了周围相同法线物体表面产生相同光照效果的规则，不过只要适当模糊一下，效果还是挺不错的。但反射效果除外。
焦散中的反射清晰明亮，但有时在非平滑的物体背后，它看上去又不一样，在焦点位置呈现出模糊的效果。Olivier Vandecasteele的焦散测试演示如下，你可以看到，直接的光泽通道需要被过滤掉，间接的漫反射出现了相当糟糕的噪点效果，其他通道的效果在这两者之间。唯一的解决方案，就是采用多层叠加，或者部分区域添加遮罩的方式实现。
你当然不用手动再做一遍了，点击下载打开源文件，将它加在双向过滤的结点之前。
所以说到最后，获得最佳过滤算法设置的思路无外乎以下几点：尽可能地提升色彩的西格玛值，直到你看不到任何色彩沉着，然后再降低色彩的西格玛值，直到你看不到任何噪点。迭代参数几乎无用，至少让我来看，设置为1就万能了。不过呢，Blender 貌似不许你去做这些足够细节化的设置，所以你不得不考虑使用结点组的方式来调节。
首先添加一个降噪滤波器，边缘清晰的部分在结点计算之后，不过可能会出现一些闪光点。所以我们在考虑后期输入的同时，不一定要将画面中的所有内容都纳入到结点处理中，把这些影响画面效果的部分直接去掉就行了，或者分开做单独处理。
同样在使用一些现成的结点组时，不要全部都用，可以试试将这些结点组拆分开，按需选用，而不是去调节一些其实并不需要的参数。这里推荐 Mike Pan 的宝马车场景和 Olivier Vandecasteele 焦散测试场景，我将这些降噪方式都应用在了源文件上，你可以打开自己试一试。
不过对于目前越来越便宜的渲染农场，我不清楚这些技术会不会为一些静帧效果提供帮助，但是至少可以帮一些动画制作节约渲染时间。