2D高斯泼溅渲染中的异常噪声问题分析与解决

问题现象

在使用2D高斯泼溅(2D Gaussian Splatting)技术进行渲染时，部分场景会出现明显的异常噪声。这些噪声表现为画面中不规则分布的亮点或色斑，严重影响了渲染质量。有趣的是，同样的场景在使用SuperSplat技术渲染时却不会出现类似问题。

问题分析

通过检查高斯点云数据，发现点云本身质量良好，排除了浮点或异常点过多的可能性。进一步研究发现，问题根源在于渲染过程中对退化点(denerated points)的处理不当。

在原始代码中，当高斯点的深度值为负时，系统会错误地使用其中心位置代替实际深度值进行计算。这导致一些本应被剔除的退化点被错误地包含在渲染过程中，从而在最终画面上产生异常噪声。

解决方案

针对这一问题，解决方案是修改渲染核心代码中的深度判断条件。具体修改位于forward.cu文件的第366行，将原来的深度判断条件：

if (s.z < near_n) continue;

修改为：

if ((s.x * Tw.x + s.y * Tw.y) + Tw.z < near_n) continue;

这一修改确保了所有深度值为负的退化点都会被正确剔除，不再参与渲染计算。

技术原理

在计算机图形学中，深度测试是确保正确渲染顺序的关键步骤。原始代码仅考虑了z坐标分量，而改进后的代码则综合考虑了变换后的所有坐标分量。这种更严格的深度判断条件能够有效识别并剔除那些在视图空间中位置异常的退化点。

效果验证

实施该修改后，渲染结果中的异常噪声完全消失，画面质量得到显著提升。对比实验表明，修改后的渲染效果与SuperSplat技术相当，同时保持了2D高斯泼溅原有的高效特性。

总结

这个案例展示了在图形渲染系统中，即使是看似微小的计算细节也可能对最终输出产生重大影响。通过精确控制渲染流程中的每个环节，特别是对异常情况的处理，可以显著提升渲染质量。这一解决方案不仅解决了特定场景下的噪声问题，也为类似渲染系统的优化提供了有价值的参考。