3ds Max : réduire le bruit Arnold sans long temps de rendu

Le bruit dans Arnold provient d'un nombre insuffisant de rayons calculés par pixel.

Arnold est un path tracer : il lance pour chaque pixel un certain nombre de rayons aléatoires dans la scène pour calculer l'éclairage. S'ils sont trop peu nombreux, le résultat varie d'un pixel à l'autre et vous observez du bruit (noise), ces grains dans les ombres, les reflets et l'éclairage indirect. Plus de rayons donnent une image plus nette mais un temps de rendu plus long. L'objectif n'est pas simplement d'augmenter les échantillons, mais de les répartir intelligemment et de supprimer le bruit restant avec un débruiteur.

Vous les configurez dans Render Setup (raccourci F10), onglet Arnold Renderer, panneau Sampling and Ray Depth. Vous y trouvez les paramètres qui contrôlent le nombre et la distribution des rayons. Avant d'augmenter tous les échantillons, il est utile d'identifier le type de bruit, car chaque type possède son propre réglage.

Le bruit se présente sous différentes formes, chacune avec une cause spécifique :

• Grain général sur toute l'image : Camera (AA) trop bas.
• Bruit dans les ombres douces : pas assez d'échantillons lumineux sur une area light.
• Bruit dans les réflexions : trop peu d'échantillons specular.
• Bruit dans l'éclairage indirect sur des surfaces mates : trop peu d'échantillons diffuse.
• Points brillants isolés (fireflies) : absence de clamping.

En identifiant le type, vous saurez immédiatement quel paramètre modifier et éviterez de doubler le temps de rendu en ajustant le mauvais réglage.

Les échantillons Camera (AA) sont le paramètre principal qui multiplie tous les autres échantillons.

Les échantillons Camera (AA) déterminent le nombre de rayons lancés par pixel depuis la caméra. Le nombre de rayons par pixel est le carré de cette valeur : avec Camera (AA) 5, vous obtenez 25 rayons. Important : cette valeur agit comme multiplicateur sur tous les autres échantillons, y compris ceux des lumières. Si vous augmentez Camera (AA), le temps de rendu global s'allonge rapidement, mais presque tout type de bruit diminue en même temps.

Valeurs indicatives pratiques pour la production :

• Camera (AA) entre 3 et 6 pour la plupart des scènes.
• Des valeurs plus élevées (6 à 10) uniquement en cas de bruit tenace avec un éclairage complexe.
• Baissez d'abord Camera (AA) et augmentez les échantillons spécifiques (diffuse, specular) s'il ne reste qu'un seul type de bruit ; c'est plus efficace que de tout monter ensemble.

Parce que Camera (AA) multiplie tout, c'est le paramètre le plus coûteux. Utilisez-le pour éliminer le bruit général et les réglages d'échantillons individuels pour résoudre un problème spécifique de manière ciblée.

Faisons un petit calcul pour comprendre l'effet. Un échantillon diffuse de 2 signifie 2 au carré, soit 4 rayons, mais ceux-ci sont à nouveau multipliés par le carré de Camera (AA). Avec Camera (AA) 4 et diffuse 2, cela donne 16 fois 4, soit 64 rayons diffuse par pixel. Si vous doublez Camera (AA) à 8, la charge totale est multipliée par quatre. C'est pourquoi il est presque toujours judicieux d'augmenter d'abord les échantillons ciblés, moins coûteux, et de ne toucher à Camera (AA) qu'en dernier recours.

L'échantillonnage adaptatif n'envoie des rayons supplémentaires que vers les zones bruitées de l'image.

Avec Adaptive Sampling, Arnold analyse pendant le rendu où l'image est encore bruitée et y consacre des rayons supplémentaires, tandis que les surfaces lisses peuvent se contenter de moins de rayons. Cela fait gagner du temps de rendu, car vous ne calculez pas toute l'image au niveau le plus élevé.

Configurez l'échantillonnage adaptatif comme suit :

1. Cochez Enable sous Adaptive Sampling dans le panneau Sampling and Ray Depth.
2. Réglez Max. Camera (AA) plus haut que le Camera (AA) standard, par exemple 8 à 20. C'est le plafond qu'Arnold peut utiliser dans les zones bruitées.
3. Abaissez le Adaptive Threshold (seuil de bruit) pour un rendu plus propre ; une valeur plus basse (par exemple 0,01 ou 0,005) fait travailler Arnold plus longtemps jusqu'à ce que le bruit descende en dessous de ce seuil.

Render Setup (F10) > Arnold Renderer > Sampling and Ray Depth > Adaptive Sampling: Enable
Camera (AA) = 4, Max. Camera (AA) = 12, Adaptive Threshold = 0,01

L'échantillonnage adaptatif ne fonctionne que si Max. Camera (AA) est supérieur au Camera (AA) normal, et si Camera (AA) est lui-même supérieur à 1. Si le seuil est trop élevé, Arnold s'arrête trop tôt et du bruit persiste ; trop bas, le rendu dure inutilement longtemps.

La profondeur de rayon (Ray Depth) détermine le nombre de rebonds d'un rayon et donc le réalisme, mais aussi le niveau de bruit de l'éclairage.

Les paramètres Ray Depth contrôlent le nombre de rebonds (bounces) pour chaque type de rayon : Diffuse, Specular, Transmission, Volume et une limite Total globale. Davantage de rebonds apportent un éclairage indirect plus réaliste et des matériaux translucides, mais prennent du temps et peuvent ajouter du bruit.

Ne dépassez pas la profondeur nécessaire. Chaque rebond supplémentaire ajoute un calcul qui peut réintroduire du bruit. Pour la plupart des scènes, une profondeur diffuse de 2 ou 3 et une profondeur spéculaire de 2 suffisent ; seules les scènes avec du verre et des liquides nécessitent une profondeur de transmission plus élevée.

Le clamping supprime les fireflies, ces points blancs brillants dans l'image.

Les fireflies sont des pixels isolés, extrêmement lumineux, qui apparaissent lorsqu'un seul rayon capte beaucoup de lumière, par exemple d'un petit reflet intense. Augmenter les échantillons ne les élimine pratiquement pas. La solution est le clamping : vous limitez la luminosité maximale qu'un échantillon peut apporter.

• Cochez Clamp AA Samples dans le panneau d'échantillonnage.
• Définissez une Clamp Value (par exemple entre 3 et 10). Une valeur plus basse supprime plus de fireflies mais atténue aussi les reflets brillants.
• Cochez Affect AA Samples pour que le clamp agisse sur les échantillons d'anti-aliasing.

Ne réglez pas la valeur de clamp trop basse, car vous perdriez des accents lumineux légitimes comme les reflets du soleil. Commencez autour de 10 et réduisez progressivement jusqu'à ce que les fireflies disparaissent sans que l'image devienne terne.

Augmentez des échantillons ciblés en cas de bruit dans les ombres ou les matériaux spécifiques.

Si après les réglages généraux il subsiste un type de bruit spécifique, attaquez-vous à la source au lieu d'augmenter Camera (AA) partout :

• Ombres douces bruitées : augmentez les Samples de l'area light concernée (dans ses propriétés). Davantage d'échantillons lumineux lissent les bords des ombres douces.
• Réflexions bruitées : augmentez les échantillons Specular dans le panneau Sampling.
• Éclairage indirect bruité sur des surfaces mates : augmentez les échantillons Diffuse.
• Transparence ou SSS bruité : augmentez les échantillons Transmission ou SSS.

Pour identifier quel type de bruit vous avez, faites un rendu des AOVs (éléments de rendu) comme diffuse, specular et SSS. Vous isolez ainsi le coupable et augmentez précisément les échantillons nécessaires. Cette approche ciblée maintient un temps de rendu bas ; une scène plus légère et nettoyée y contribue également, tout comme garder un fichier de dessin léger en réduisant la taille d'un fichier AutoCAD avec PURGE.

Un débruiteur élimine le bruit restant sans augmenter davantage les échantillons.

Le gain le plus rapide ne vient souvent pas de plus d'échantillons, mais d'un débruiteur (denoiser) : un filtre qui supprime le bruit résiduel de l'image. Arnold pour 3ds Max propose trois options, chacune avec son usage dédié :

Pour le Arnold Denoiser (Noice), activez l'option Output Denoising AOVs dans l'onglet Denoiser de Render Setup ; Arnold générera alors automatiquement les passes normal, depth, albedo et les données de variance nécessaires. Faites le rendu en EXR puis lancez le débruiteur. Noice ne fonctionne pas sur le GPU ; utilisez OptiX ou OIDN dans ce cas. OptiX est conçu pour des aperçus rapides dans le rendu interactif, OIDN pour un post-process soigné sur des images fixes.

Un débruiteur peut considérablement réduire le nombre d'échantillons nécessaires, vous permettant d'obtenir une image finale propre avec un Camera (AA) plus bas. La documentation officielle se trouve dans la aide Arnold sur la suppression du bruit.

Arnold GPU accélère les réglages, mais la qualité finale se valide sur le CPU.

Arnold peut effectuer le rendu sur le CPU ou sur le GPU (Arnold GPU). Vous choisissez le type de rendu dans Render Setup sous Render Device. Le GPU est beaucoup plus rapide en rendu interactif, ce qui vous permet de voir l'effet de vos réglages de lumière et d'échantillons presque immédiatement. C'est idéal pour préparer la scène et estimer globalement le bruit.

Il existe cependant des différences. Toutes les fonctionnalités ne sont pas identiquement prises en charge sur le GPU, et la mémoire de la carte graphique est plus limitée que la mémoire système. Pour les images définitives, vérifiez donc le résultat sur le CPU, ou testez soigneusement si le GPU produit exactement la même image. Une méthode pratique consiste à construire et ajuster avec le GPU et le débruiteur OptiX pour la rapidité, puis à lancer le rendu final sur le CPU avec le Arnold Denoiser pour la fiabilité.

Gardez aussi la scène elle-même légère. Des textures inutilement lourdes, des subdivisions extrêmement élevées et des objets superflus allongent chaque rendu de test. Nettoyez votre scène régulièrement, comme vous le feriez pour un fichier de dessin, et vous gagnerez du temps à chaque itération.

Procédez du général au particulier : d'abord les échantillons, puis les ajustements ciblés, puis le débruitage.

Un ordre efficace donne une image propre sans temps de rendu inutile :

1. Activez l'échantillonnage adaptatif et commencez avec un Camera (AA) bas, par exemple 3, et un Max. Camera (AA) généreux.
2. Abaissez l'Adaptive Threshold jusqu'à ce que le bruit général soit acceptable.
3. Maintenez la profondeur de rayon aussi basse que la scène le permet.
4. Activez le clamping contre les fireflies.
5. Faites le rendu des AOV pour isoler le bruit résiduel et n'augmentez que les échantillons concernés.
6. Appliquez un débruiteur pour la finition.

Testez toujours à basse résolution ou sur une petite zone de rendu (Region) avant de lancer l'image complète. Vous verrez ainsi rapidement l'effet de chaque modification. Si vous utilisez des licences de rendu louées ou une ferme de rendu, gardez un œil sur le type de licence ; dans l'aperçu sur les différences entre OEM, boîte et licences en volume, vous en apprendrez plus sur le rendu sur plusieurs machines.