Глава 3: Натюрморт
3.1 Karma XPU
Karma XPU — 4k, 8 семплов, лимиты повышаются (1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 32), без денойза
В наборе изображений выше последовательно демонстрируется влияние одновременного увеличения всех лимитов трассировки (Diffuse, Reflection, Refraction, Volume, SSS и Color Limit). Эти параметры определяют максимальную глубину распространения светового луча и число его взаимодействий с поверхностями и объёмами. При минимальных значениях лимитов путь луча обрывается практически сразу, что приводит к сильной потере информации о многократных отражениях, внутренних преломлениях, вторичных бликах и цветовых вкладках.
По мере увеличения лимитов становится доступно большее количество световых событий — отражений между гранями, последовательных преломлений внутри алмаза, глубоких переотражений между объектами и мягких переизлучений света в тенях. Это проявляется в постепенном усложнении оптической картины: усиливается блеск металлов, увеличивается яркость и насыщенность дисперсии, улучшается читаемость мелкой внутренней геометрии алмаза, появляются корректные вторичные блики и каустические рисунки.
При достижении высоких значений лимитов рендер выходит на максимально физически корректный режим: движок перестаёт преждевременно отбрасывать значимые световые пути, и каждый луч, имеющий визуальный вклад, просчитывается до конца. Благодаря этому сохраняется полная глубина внутренних отражений, корректно моделируются сложные преломления, становятся видимы микродетали огранки, а структура дисперсионного свечения формируется без потерь энергии.
Однако после определённого порога — примерно порядка 10–12 для большинства лимитов — дальнейшее увеличение значений перестаёт давать ощутимую разницу. Световые пути, которые могли бы изменить изображение, к этому моменту уже исчерпаны, а дополнительные вычисления начинают лишь повышать стоимость кадра без улучшения визуального результата. Это позволяет сделать вывод, что сверхвысокие лимиты нецелесообразны: они увеличивают время рендера, но практически не влияют на качество изображения.
Karma XPU — 4k, (8, 16,32,64,128, 256 и 512 семплов), лимиты = 32, без денойза
Эта серия изображений демонстрирует, как увеличение количества сэмплов влияет на вычисление сложных световых взаимодействий в сценe с дисперсией. В отличие от портретного рендера, где доминирует SSS и шум концентрируется на мягких переходах, в данной сцене ключевым элементом является алмаз — материал, чрезвычайно чувствительный к количеству световых выборок.
На низких значениях (8–32 spp) лучи, проходящие через огранку, выборочно теряются, поэтому дисперсионные переливы отображаются нестабильно: часть граней выглядит «засвеченной», другие — наоборот, проваливаются в тень. Отражения на металлических сферах и зеркальной раме также проявляются неоднородно, а тени имеют выраженную зернистость. Такой шум связан с тем, что путь луча внутри алмаза сильно длиннее, чем в обычных материалах, и чем меньше выборок — тем больше вероятности получить неполный путь.
При увеличении количества сэмплов до 64–128 шум начинает подавляться за счёт статистической стабилизации: дисперсия становится более непрерывной, отражения — точными, пропадают случайные «цветные всплески» и локальные шумовые артефакты. В этот момент начинают проявляться реальные оптические свойства материала, видимые только при достаточном количестве выборок.
На уровнях 256–512 spp изображение достигает физически стабильного состояния. Алмаз демонстрирует полную глубину внутренних переотражений, грани дают корректные радужные вспышки, а металлические материалы становятся полностью гладкими. При таких значениях денойзер уже не играет значимой роли, так как большинство пути лучей просчитывается до конца, обеспечивая естественную чистоту изображения.
Karma XPU — 4k, 512 семплов, лимиты = 32, OIDN, ограничение по времени — 120 секунд на фрейм
Karma XPU — 4k, 512 семплов, лимиты = 32, nVidia, ограничение по времени — 120 секунд на фрейм
Karma XPU — 4k, 512 семплов, лимиты = 32, без денойза, ограничение по времени — 120 секунд на фрейм
При фиксированном временном лимите в 120 секунд были получены три варианта изображения: с использованием OptiX-денойзера, OIDN-денойзера и полностью без денойзинга. Эти результаты демонстрируют, как разные алгоритмы подавления шума влияют на визуальную достоверность сцены при одинаковом бюджете вычислений. Вариант с OptiX выглядит наиболее чистым: нейронный фильтр агрессивно сглаживает высокочастотные компоненты, полностью устраняя шум, но одновременно упрощая структуру дисперсионных бликов внутри алмаза и частично размывая микроспекулярные детали на металле. Изображение с OIDN показывает более сбалансированное поведение: шум приглушён, но не полностью исчезает, а геометрия бликов и структура каустики сохраняются заметно лучше, что делает результат визуально более физически корректным по сравнению с OptiX. Вариант без денойзинга демонстрирует истинный уровень шума, возникающего при ограничении рендера по времени: он содержит наиболее точную, не фильтрованную структуру внутренних отражений и дисперсии, но общий уровень зерна оказывается слишком высок для практического использования. Сравнение трёх изображений показывает, что при жёстком ограничении времени применение денойзера становится необходимым, однако выбор алгоритма определяет характер финального изображения: OptiX подходит для быстрого получения чистой картинки, тогда как OIDN обеспечивает оптимальное соотношение между устранением шума и сохранением физически значимых мелких деталей, критичных для материалов с высокой оптической сложностью, таких как алмаз.
Karma XPU — 4k, 8 семплов, лимиты = 32 — без денойза, OIDN, nVidia
На низком количестве выборок (8 spp) различия между OIDN и OptiX практически не проявляются. Оба денойзера работают в условиях недостатка информации и вынуждены сглаживать шум агрессивно, поэтому итоговые изображения почти идентичны. Различия между ними становятся заметны только при увеличении количества семплов.
Karma XPU — 4k, 512 семплов, OIDN, reflection = 32 — остальные лимиты 1
Все лимиты = 1, Reflection Limit = 32
На данном этапе все типы взаимодействий света, кроме отражений, намеренно ограничены до одного шага. Такой режим позволяет изолировать вклад specular-компоненты и оценить, как движок обрабатывает многократные зеркальные переотражения. Reflection Limit, поднятый до высокого значения, обеспечивает глубокую трассировку зеркальных путей, благодаря чему металлические поверхности и гранёные участки алмаза формируют корректный блеск и specular highlights.
Однако остальные взаимодействия — диффузия, преломления, смешанные эффекты и цветовое накопление — фактически отключены. Из-за этого внутренняя структура алмаза почти не участвует в расчёте: лучи не проникают в толщу огранки, дисперсия сведена к минимуму, а каустика остаётся слабой и шумной. Алмаз выглядит «плоским» и тусклым, потому что движок не получает возможности моделировать многократные внутренние преломления. В результате получаем картину с корректным зеркальным поведением, но отсутствующей физической глубиной материала.
Karma XPU — 4k, 512 семплов, OIDN, reflection = 32, color limit = 10, остальные лимиты 1
Reflection Limit = 32 + Color Limit = 10
Увеличение Color Limit расширяет энергетический диапазон, доступный трассировке. В предыдущем режиме яркие пути «обрезались» слишком рано, что приводило к потере насыщенности бликов и снижению вклада дисперсионных лучей. При повышенном Color Limit движок перестаёт преждевременно отсекать интенсивные пути, и это заметно усиливает luminous highlights и насыщенность спектральных переливов.
Тем не менее глубина преломлений остаётся низкой, поэтому дисперсия хоть и становится более яркой, но всё ещё не обладает сложной структурой. Радужные переливы выглядят контрастнее, однако не демонстрируют полного спектрального поведения. Алмаз начинает «светиться» убедительнее, но внутренняя геометрия всё ещё недостаточно прорабатывается из-за малой глубины refraction chain.
Эта стадия демонстрирует, что Color Limit влияет на энергию и насыщенность путей, но не на геометрию преломлений.
Karma XPU — 4k, 512 семплов, OIDN, reflection = 32, color limit = 10, refraction = 32 — остальные лимиты 1
Reflection = 32 + Color = 10 + Refraction = 32
Добавление высокого Refraction Limit даёт движку возможность многократно преломлять лучи внутри алмаза, моделируя реальную сложность прохождения света через огранку. Именно на этом шаге начинает проявляться физически корректная дисперсия: лучи многократно переотражаются и перераспределяются между гранями, формируя яркие, чистые спектральные переливы и детализированную каустику.
С исчезновением «грязи» и шумных участков сцена приобретает оптическую правильность: заметно увеличивается контраст каустики, появляются чёткие фрагменты спектра, а общая «объёмность» алмаза становится физически обоснованной. Refraction Limit является ключевым параметром для прозрачных материалов: именно он определяет, может ли свет пройти достаточную траекторию внутри материала, чтобы сформировать реалистичную дисперсию.
Такой режим демонстрирует максимум физических возможностей движка: корректную модель светового поведения, глубокую преломляющую структуру и точную каустику без потери энергии.
3.2 Redshift
3.2 Arnold
