本文将简要介绍RTRT在时间上的降噪/复用技术Motion Vectors，以及其存在的问题和缓解方法。

Motion Vector

工业界采用 时间上的滤波方法(Temporal)，使用递归思维，在滤波当前帧时认为上一帧永远已经滤波好了。它使用Motion Vector去寻找“上一时刻”的场景，以复用其结果，这样相当于用很大的SPP做光追。

获取场景信息

可以从几何缓冲区（G-Buffer）中获取屏幕空间当前帧的许多信息，如深度、世界坐标、法线等。

Ps：G-Buffer中的信息是最真实正确的信息，即使出现走样也不要做抗锯齿，否则信息就会无效。

求Motion Vector

可以使用 Back Projection 方法求Motion Vector：对于当前帧i的像素点x，如果上一帧i-1的场景中有这个像素点x'，那么就能将x'的结果 时间上复用 到x上。

Back Projection方法的思路如下：

1. 获取当前帧像素点x的世界坐标s。如果有G-Buffer就直接获取相关信息，没有的话需要进行逆MVP变换（）。
2. 获取上一帧像素点x'的世界坐标s'。定义变换，有，那么s'可由求得。
3. 获取上一帧像素点x'，（是视口变换的逆变换）。

降噪

求得Motion Vector后，就能对结果进行降噪了。最简单的方式是 线性混合：

• 。对于当前帧，先自己降噪一下（空间上的降噪方法，下篇文章会提）。
• 。使用线性混合方法，将当前帧和上一帧的结果混合起来。其中，即有80%~90%的贡献来自上一帧的结果。

可以发现降噪后的效果确实不错。

存在的问题

Motion Vector这一方法有时候是不可用的，例如：

• 瞬间切换的场景：会出现 预热问题(burn-in period)，瞬间切换的场景导致几乎无法复用上一帧的内容。

• 信息逐渐增多的场景：如在走廊倒着走，这是屏幕空间内&外的信息缺失问题（screen space issue）。

• 突然出现的背景物：如物体在移动时它背后的背景物突然 不被遮挡（disocclusion）。如果强行应用Motion Vector，会出现 残影（Lagging）现象。

• Detached阴影问题：着色时的静态物阴影问题，光源移动时阴影会出现问题。

• 延迟反射：对于Glossy材质的物体，其他物体移动时，反射在该物体上的“物体”会延迟移动。

解决思路

从上面的降噪公式出发：

• Clamping：对上一帧结果进行“拉近”操作，让其接近当前帧结果，然后才做线性混合操作。有关clamp()的操作范围，可取当前帧像素周围一定像素的均值和方差，然后映射到之间。
• Detection：利用可渲染物体ID去寻找时间复用不可用的情况。如果发现的话就调节公式的为0~1，并且增大空间上的复用。不过这样有可能重新引入噪声。

参考资料

• GAMES202: 高质量实时渲染 (ucsb.edu)