Real-time denoising of importance sampled direct lighting — A real-time denoising solution for PC, PlayStation 5, and Xbox Series X

Abstract

This thesis provides a real-time denoiser for Monte Carlo integrated direct lighting implemented in Remedy Entertainment’s Northlight engine. The implemented denoiser is supported on PC, PlayStation 5, and Xbox Series X platforms. Monte Carlo integrated and importance sampled direct lighting tends to be noisy, with low sample counts affordable in real-time. Direct lighting highlights surface details, making the denoising task slightly different from denoising indirect lighting. Existing denoisers implemented in Northlight are either mostly tailored for indirect lighting or have too high performance and memory usage costs to be used on consoles. Finding the balance between quality and performance is a key focus of this thesis. A production-grade art-directed denoiser is implemented for Alan Wake II, which is supported on consoles. Our denoiser’s image quality and performance are studied by comparing it to the state-of-the-art.

Tämä diplomityö esittää reaaliaikaisen ratkaisun kohinanpoistoon tärkeysnäytteenotolla kiihdytetylle ja Monte Carlo -menetelmällä integroidulle suoralle valaistukselle Remedy Entertainment yrityksen luomassa Northlight -pelimoottorissa. Kohinanpoisto ratkaisua tuetaan PC, PlayStation 5 ja Xbox Series X -alustoilla. Monte Carlo -menetelmällä integroitu ja tärkeysnäytteenotolla tuotettu valaistus on hyvin kohinaista niillä näytteenottomäärillä, joita on mahdollista käyttää reaaliajassa. Suora valaistus paljastaa pintojen pienimpiä yksityiskohtia, tehden kohinanpoistosta hieman erityyppistä epäsuoran valaistuksen kohinanpoistoon verrattuna. Northlight -pelimoottoriin aiemmin toteutetut ratkaisut kohinanpoistoon ovat joko luotuja epäsuoralle valaistukselle tai vaativat liian paljon suorituskykyä ja videomuistia ollakseen sopivia konsolialustoille. Tämän työn yksi tärkeimmistä tavoitteista on saavuttaa tasapaino laadun ja suorituskyvyn välillä. Tuotantotason taideohjattu ratkaisu kohinanpoistoon esitellään käytettäväksi Alan Wake II -videopelissä, jota tuetaan myös konsolialustoilla. Kohinanpoistoratkaisun laatua ja suorituskykyä tutkitaan vertailemalla sitä alan huippuluokan ratkaisuihin.