Surface Cache 那篇讲了 Lumen 怎么把场景预烘成卡片化的近场辐射表示。Final Gather 是把这张缓存变成每一像素间接光的最后一步，也是 Lumen 管线里最重、技巧最密集的一段。代码在 Engine/Source/Runtime/Renderer/Private/Lumen/LumenScreenProbeGather.cpp 和 LumenRadianceCache.cpp（UE5.3）。这条链路要回答一个问题：给定 Surface Cache 里的低频辐射场，怎么用有限的追踪预算算出每帧稳定、无噪点的全屏间接光？
为什么不用每像素直接追踪
最直接的想法：屏幕每个像素发射线去 Trace 距离场拿 Radiance。算一笔账就知道不行——一帧 200 万像素，每像素哪怕只 trace 4 条射线，也是 800 万次 SDF ray march，GPU 直接过载。而且相邻像素的间接光高度相关，逐像素独立采样等于把相关性白白浪费掉。
Lumen 的答案是把采样和重建解耦成两个分辨率：
- 低分辨率采样：屏幕上按 16×16 像素一个探针（screen probe）布置稀疏采样点，每个探针只 trace 几十条射线；
- 高分辨率重建：每个像素不重采样，而是从邻近探针插值重建，插值权重由深度和法线的差异决定。
这样一来 trace 次数降到全屏的 1/256，而插值重建的开销是廉价的过滤操作。这和 irradiance probe 类 GI（如 ddGI）的思路同源，但 Lumen 的探针是逐帧重新布置在屏幕空间的，没有预烘焙的世界空间网格，也没有泄漏问题需要预修。
屏幕探针的采样与追踪
每个 screen probe 做的事：以探针位置为原点，在半球方向（由待处理像素的法线聚合出一个代表法线）上生成一批方向样本，沿每个方向做 SDF ray march（软件光追路径，LumenTraceMeshSDFs.usf）。射线命中 Surface Cache 的 card 就取辐射，没命中就看是否命中远处的 Radiance Cache 探针或直接取天空。
方向采样不是均匀分布，Lumen 用的是余弦加权重要性采样 + 后续帧的反馈优化：LumenScreenProbeGather 里维护一个低分辨率的"重要性"纹理，记录上一帧哪些方向的贡献大（比如有亮窗的方向），本帧按这个分布偏置新样本。用重要性采样的标准权衡：同样的样本数，方差更低——亮度集中在少数方向的环境（白天只有一个窗户的室内），均匀采样要几百条射线才收敛，偏置分布几十条就够。代价是分布本身有估计误差，所以保留了部分均匀样本做兜底，比例由 cvar 控制。
每条射线命中的辐射写进探针的八面体映射（octahedral）辐射纹理，probe 的数据布局就是一张八面体环境贴图，这也是插值阶段能直接用双线性过滤的原因——八面体映射在二维纹理上连续，过滤不会跨接缝出错。
世界空间 Radiance Cache：远场的第二层
屏幕探针只覆盖近处和当前可见区域。射线走远了以后（SDF 步进到 MaxTraceDistance 还没命中 card），继续 march 太贵，Lumen 在这里切到世界空间 Radiance Cache：一层固定在三维网格上的探针（LumenRadianceCache.cpp），同样存八面体辐射，但位置是锁死在世界空间的。近处由屏幕探针管，远处由 Radiance Cache 管，射线在两者之间交接。
Radiance Cache 探针的数量按相机周围的空间hash 网格分配，本身也靠 budget 限制（每帧只能更新固定数量的探针），久未更新的探针靠时域累积维持有效。这就引出 Lumen 全系统的统一主题——所有缓存都是带预算的、靠时间换空间。
时域累积与滤波
单帧的采样数太少，直接显示会闪烁。Lumen 对探针辐射做时域指数累积：
$$L_t = \alpha\, L_{\text{sample}} + (1-\alpha)\, L_{t-1}$$
$\alpha$ 越小越稳但延迟越大。光照突变（开灯）时，纯指数累积会让新光照爬几秒才到位，所以还有一路辐照度变化检测：当前帧采样和历史的差异超过阈值时强制重置历史（LumenScreenProbeFiltering 里的 clamp/reject 逻辑），差异小则继续累积。这套机制和所有时域抗噪（TAA/TSR）的重投影-拒绝逻辑同源，只是拒绝条件换成了辐射亮度差。
滤波分两级：探针之间的空间过滤（相邻探针八面体图交叉滤波，去掉探针间的不连续）和插值阶段的双线性加权（按深度/法线差异调制权重，防止把墙对面的探针光漏过来——这就是 Lumen 官方说的"自遮挡问题的处理在插值权重里"）。
性能旋钮与实测
调 Final Gather 就是调"采样数"和"累积稳定性"的交换：
r.Lumen.ScreenProbeGather.RadianceCache：开关远场 Radiance Cache，纯室内小场景关掉能省一层追踪；r.Lumen.ScreenProbeGather.ScreenTraces：屏幕空间追踪优先——先走一帧的 depth buffer 做 screen trace，miss 了才 SDF march，绝大多数近处命中靠 screen trace 就解决了，SDF 只处理真三维遮挡；r.Lumen.ScreenProbeGather.ProbeFullResolutionOffset：探针密度的激进档位，性能吃紧时先动它；- 闪烁排查顺序：
Stat Lumen看 trace 耗时 → 调低累积 $\alpha$（更响应）→ 检查重要性纹理是不是被高光噪声污染（关反馈分布对比）。
源码入口
- 主 pass 链：
LumenScreenProbeGather.cpp的LumenScreenProbeGather（RDG pass 序列：布置探针 → 采样 → 八面体写入 → 过滤 → 重建）。 - SDF 追踪：
LumenTraceMeshSDFs.usf，ray march 的步进加速靠 cone tracing + 全局距离场的 mip 加速（大步跳过空区域）。 - Radiance Cache：
LumenRadianceCache.cpp的FRadianceCache类，看UpdateProbes的预算分配逻辑。
Final Gather 的价值不在于某个单点技巧，而在于它把"采样预算"这件事贯穿到了每一层：探针比像素稀疏 256 倍，Radiance Cache 比探针又稀疏几个量级，每层都用时域累积把稀疏采样的方差磨平。做实时 GI 系统，预算分配的设计空间比采样器本身大得多。