什么是采样？直白的说采样设置直接影响成像效果（影响阴影、噪点等）

当使用像阿诺德这样的渲染器时，对光线跟踪渲染背后的核心原理有一个基本的了解是很有用的。生成虚拟场景的逼真图像需要模拟场景中光线从光源到摄像机的传播。为了确定每个图像像素的颜色，Arnold 从场景几何体、着色器、灯光等收集信息，并跟踪一些随机光传输路径，这些路径将通过像素看到的对象连接到光源 - 此过程称为"采样"。生成的图像的质量在很大程度上取决于每个像素生成的路径或样本数。

渲染图像时，Arnold 必须通过检查场景来确定每个像素的颜色值。Arnold 通过从摄像机位置发送大量光线，直到它们击中场景中的物体来实现此目的。每次光线击中对象时，它都会执行一些计算，最终将返回有关该对象的信息（例如，其颜色）。这个过程基本上可以描述为"采样"虚拟相机图像平面中的像素。

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每当像素中用太少的样本计算的渲染可能会很嘈杂。增加每个像素的样本数可减少图像的嘈杂性，从而更好地表示实际场景。下图显示了增加场景中的 Camera （AA） 样本数时的比较。增加 Camera （AA） 样本不仅可降低噪点，还增加了更多的辅助射线样本，从而降低了照明中的噪点。
1 摄像机 （AA）：每像素 1x1=1 个样本（图像出现嘈杂）

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6 摄像机 （AA）：6x6×36（噪音降低）

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摄像机 （AA） 采样

那么，什么是相机采样？基本上，从摄像机拍摄大量光线，通过渲染屏幕窗口的每个所需像素拍摄到场景中。这些光线称为"主光线"，但有时从渲染视图投射时，它们被称为"眼睛"或"相机射线"（相机 （AA） （抗锯齿）。有时它们被称为"像素样本"。

"摄像机 "（AA） 值控制像素超采样率或将从摄像机跟踪的每个像素的光线数。样本数越高，抗锯齿质量越好，但渲染时间越长。

请注意，此过程不是线性的，因为对于每个采样速率，实际采集的样本数是输入值的平方。例如，如果Camera （AA）样本为 3，则意味着 3x3 = 9 个样本将用于抗锯齿。如果漫反射样本为 2，则 2x2 = 4 个样本将用于漫反射 GI。这同样适用于其他值。

这些Camera （AA）样本可以描述为主光线（或像素样本），并确定要渲染的图像的整体质量。增加Camera （AA）样本可提高图像的整体质量，但通常可能会浪费，因为它会增加所有内容的采样率。场景中确定了噪声源，设置采样值以增加仅这些特定光线的数量会更加高效。例如，如果存在大量运动模糊的场景，则需要更大的Camera （AA）采样，因此可以减小其他采样值。同样，增加相机 （AA）也有利于间接照明，因此不需要尽可能多的漫反射样本。但是，如果您要减少字符皮肤上的噪音，则使用更高的 SSS 样本会更加高效，而不是对于Camera （AA）样本的较高值。

光采样

直接照明光线可以描述为处理灯光的光线。这些光线从场景中的位置向各种光源方向行驶。这些光线确定曲面是否为阴影，如果没有，可以计算照明信息。

来自灯光的噪音有时很难诊断，尤其是光线面积大或尺寸大时。在这些情况下，有时可能会误认为是间接漫反射噪声。这突出了测试不同噪声射线类型的必要性。如果问题是阴影噪声，那么我们可以简单地在阿诺德渲染设置中切换忽略阴影，噪声将完全解决。下图显示了阿诺德如何追踪光线。

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有些光线照射到物体上，而另一些光线则不击中物体。

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阿诺德的光采样

前面描述的相同噪声问题可能发生在直接和间接光线中。来自直接光源的噪声通常出现在镜面高光中或来自区域灯光的大软阴影中。如果是这种情况，则需要增加光样本的数量。下图显示了将光采样数从 1 到 3 时阴影噪声的差异。

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1 个光样品。非常嘈杂。

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3 个光样。噪音得到改善。

在尝试计算场景中的噪声时，将一个噪声源和另一个噪声源分开可能很有用。禁用漫反射射线 （0） 有助于识别存在哪种类型的噪声。当尝试优化场景中的间接漫反射光线数，而不是增加漫反射光线的数量（渲染时间将加倍，每个漫反射样本时，首先需要隔离噪声源。

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光噪声和漫反射噪声（难以判断哪个是哪个）。

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漫反射设置为 0（禁用）。光噪声更容易识别。

漫反射光线采样

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来自发射绿色立方体的间接（漫射）照明。翻转图像仅查看直接照明（漫反射样本： 0）**

间接漫反射光线是与对象及其曲面着色器交互的光线。因此，光线在场景中以分配给对象的着色器确定的方向移动。传输光线穿过物体。当光线击中反射对象（如镜子）时，只有一个反射光线从该点沿着传入光线确定的方向进行跟踪。相反，漫反射光线在半球围绕命中点随机采样。

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显示漫反射光线在阿诺德渲染中传播方式的图

镜面光线采样

渲染有光泽的镜面时，噪声也可能成为问题，就像漫反射光线一样。明亮的热点会导致间接镜面样本中的噪声。例如，小而明亮的灯光的宽镜面反射。如果问题是镜面高光中的噪声，则需要确认源是直接光，而不是辅助光线类型（如镜面）。通过将"时间"设置为"GI_diffuse_depth GI_diffuse_depth（GI_specular_depth 这基本上会关闭所有全局照明），这很容易实现。如果噪声仍然存在，我们知道它是照明模型的直接镜面分量。在大多数情况下，可以通过增加镜面样本的数量来解决它。

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1 （样本不足）

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4（样品充足，噪音降低）

卷

采样体积时，直接相机 （AA）光线在通过卷时多次对体积进行采样。间接光线 （volume_indirect） 的行为类似，多次发送作为射线的"步数"（体积step_size通过体积对象。因此，采样卷通常比对曲面采样需要更长的时间。

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卷采样。直接照明（绿色）。间接照明（蓝色）。

在光线移动的每个步骤中，它评估着色器并累积体积的密度。当这些密度值在整个体积中变得更加不稳定时，附近的光线可以计算完全不同的值，从而在渲染中引入噪声。在这种情况下，可能需要使用更轻的样本进行渲染，或者减小音量中的步长。即使采样值较低，使用卷呈现干净图像也非常昂贵。

光量样品： 1

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光体积样品： 6

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渲染卷时需要考虑三件事;在渲染卷时，需要考虑三件事。光测量、直接光和间接光采样，所有这些都有不同的采样设置。

步进大小

射线step_size过程的第一部分。此处的采样率过低将导致体积渲染错过体积中的小细节，使其变得嘈杂，使其比应变薄，或对"固体"体积的"表面"（如热碎屑云）的确切位置做出错误估计。步骤尺寸差，有雪球效应，可以使抽样过程的其余部分更嘈杂。这很容易通过查看 Alpha 通道，或通过向音量添加一些发射和关闭所有照明来测试。如果发射/阿尔法通道在所需的 Camera （AA）设置下是嘈杂的，则step_size可能太大。

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步骤大小正确

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当步继大小太大时，项目将显示在 alpha 中

Step_size实际上是在对象空间，而不是世界空间。这样，在卷变换缩放时，采样质量保持不变。但是，应避免使用较大的步进大小。否则，体积会变薄和冲刷。在下面的图像中，体积已放大到100个单位，以夸大此效果（1/25/50是相对于该体积的大小）。

1

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25

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50

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通常，step_size明显明显的伪影之前，需要尽可能大。小步长会增加渲染时间。例如，当步长为 0.1，并且世界空间中的体积为 10 个单位时，大约有 100 个主样本，因此卷着色器称为 100 倍。

直接照明

当步进尺寸正确时，噪音可能来自直接或间接照明。直接照明很容易检测。间接光需要切换掉，如果渲染是嘈杂的，则每个光需要一次渲染一个，直到找到负责噪声的光，然后打开其 。如果直接照明噪声没有随着 volume_samples 的增加而显著降低，则可能是由于光相互作用过低、step_size或根本不难以采样光相互作用（高各向异性体积、重纹理 mesh_lights、二次下降等）。在这种情况下，除了通过夹紧或过滤消除样品之外，没有太多工作可做。volume_samples

间接照明

间接噪声也很容易识别。 噪声卷需要禁用，如果渲染不再嘈杂，则问题是间接采样。如果质量需要提高，volume_indirect_samples数量。如果增加这种噪声不会降低噪音，那么噪声可能再次来自难以采样的光相互作用（多重散射、各向异性体积、嵌入在体积中的光等），如前所述，除了通过夹紧或滤波消除样品之外，没有太多工作可做。GI_volume_depth

体积射线深度

增加volume_ray_depth可以显著改变卷的外观。但是，请注意，增加体积射线深度将增加体积内的多个散射反弹数（默认值为 0），因此渲染时间将显著增加。

0

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6

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