路径追踪器环境贴图采样萤火虫问题：如何保留阴影并消除噪点

1. 针对环境贴图的重要性采样（核心方案） #

萤火虫的根源是低概率采样到高亮度小区域，单次采样的贡献被放大导致噪点。重要性采样能让射线更倾向于命中环境贴图中亮的区域，减少极端值的出现：

• 先对环境贴图做预处理，生成累积亮度分布纹理（比如2D的CDF纹理），采样时根据这个分布生成采样方向，让亮区被采样的概率和其亮度成正比。
• 这样既不会错过太阳这类高亮度区域（保证阴影细节），又能避免单次采样偶然命中亮区产生的极端值，因为采样次数会更均匀地分配到亮区，平均后的结果更稳定。

2. 自适应采样 + 局部降噪 #

• 对画面中亮度波动大的区域（比如萤火虫容易出现的区域）增加采样次数，对平滑区域减少采样，平衡效率和质量。
• 采样后用双边滤波或非局部均值滤波做局部降噪：这类滤波能保留边缘（比如太阳阴影的边界），同时消除孤立的亮噪点。注意要在线性色彩空间中处理，避免色彩偏差。

3. 替代硬钳制的概率性亮度截断 #

硬钳制会直接压低所有高亮度值，导致画面暗淡。换成概率性处理：

const float maxLuminance = 10.0f;
float lum = dot(hitValue, vec3(0.212671f, 0.715160f, 0.072169f));
if(lum > maxLuminance) {
    // 按比例降低采样贡献的权重，而非直接缩放颜色
    float weight = maxLuminance / lum;
    hitValue *= weight;
    // 同时记录这个采样的权重，在最终累加时用加权平均代替简单平均
    // （需在路径追踪的采样循环中维护权重累加变量）
}

这种方式不会一刀切压低所有高亮度，而是让极端采样的贡献被合理降低，同时保留正常高亮度区域的细节。

4. 结合色调映射的后期处理 #

把去噪和色调映射结合起来：

• 先完成路径追踪的线性空间渲染，保留所有高动态范围信息（包括太阳的亮度）。
• 用Reinhard色调映射或ACES色调映射压缩动态范围，这类映射会对高亮度区域做非线性压缩，既保留暗部和阴影细节，又不会让亮区溢出产生萤火虫。
• 色调映射后再做一次轻微的去噪处理，消除剩余的小噪点。

5. 预处理环境贴图 #

如果环境贴图的太阳区域是硬边缘的高亮块，可以先对环境贴图做轻微的高斯模糊，但只模糊高亮区域（用蒙版控制）：

• 这样能降低高亮区域的峰值亮度，同时不影响阴影的清晰度——因为阴影是由太阳的方向决定的，轻微模糊不会改变光照方向。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Zydak