L'image de synthèse, d'hier à demain

Le Saint Graal restait encore l'acteur virtuel : un être humain entièrement calculé par ordinateur. Mais c'était sans compter sur la « vallée dérangeante » : un phénomène de dégoût que l'on ressent lorsqu'un personnage est ultra-réaliste, mais pas encore assez pour nous pleinement nous convaincre. Final Fantasy, les créatures de l'esprit en 2001 en fait l'éloquente démonstration.


Si les images fixes peuvent faire illusion, c'est lorsque le corps s'anime que les choses deviennent délicates. La peau est translucide, les micro-mouvements du moindre muscle rendent l'animation à la main condamnée à la rigidité cadavérique. La technique du « motion capture » a certes amélioré les choses, mais reste trop limitée pour parfaitement retranscrire le jeu d'un acteur dans sa totalité. Ça n'est qu'avec Gollum dans Le seigneur des anneaux qu'un acteur, Andy Serkis, animera de ses propres expressions le visage et le corps d'une créature virtuelle de manière crédible.

Différentes techniques pour capturer le plus infime détail du jeu d'un acteur voient le jour, comme Light Stage (utilisé dans L'étrange histoire de Benjamin Button, the Social Network ou Avatar). Il s'agit d'un dôme recouvert de projecteurs et de capteurs photographiques, qui illuminent les acteurs sous tous les angles, et prennent leur image à la perpendiculaire de l'éclairage plusieurs dizaines de fois par seconde, ce qui permet de manipuler l'éclairage et l'angle de vue en post-production en totale liberté, pour intégrer un acteur dans n'importe quelle scène.


Mais avec ces prises de vue « virtuelles », qui enregistrent les mouvements des acteurs, la caméra elle-même devient virtuelle et peut être positionnée selon les moindres désirs du réalisateur. Mieux encore, une simple tablette devient une fenêtre sur l'apparence que les acteurs auront au final, en temps réel. Les machines sont devenues assez puissantes pour faire un rendu réaliste en temps réel, qui sert tant en pré-production en guise de story board des temps modernes que sur le plateau de tournage pour avoir un aperçu des images finales. En effet, une fois arrivé au rendu réaliste, c'est la rapidité de ce rendu qui offre plus de souplesse aux réalisateurs, mais surtout qui profile des retombées beaucoup plus larges.

Et s'il faut encore des machines surpuissantes et hors de prix pour satisfaire les besoins d'Hollywood, ces technologies sont en passe d'arriver dans l'ordinateur moyen, à plus forte raison avec le renfort du cloud computing (lire : OnLive viole la loi de Shannon).

Au-delà des techniques de capture, le rendu des propriétés physiques de la lumière permet un réalisme confondant, puisqu'il reproduit dans ses moindres propriétés la manière dont notre environnement est visible. Cette technique, appelée le Path Tracing, a grandement bénéficié du calcul parallèle et de la puissance des processeurs graphiques, à tel point qu'on envisage qu'il soit accessible en temps réel sur l'ordinateur du commun des mortels d'ici quelques années (lire : OpenCL dynamite le Path Tracing et : Fractal Lab : WebGL en mode onirique).


Si pour l'heure ce type de rendu présente encore du « bruit » (les rayons lumineux sont « lancés » aléatoirement), nombre de travaux sont actuellement en cours pour optimiser le calcul au maximum afin d'obtenir une qualité supérieure plus rapidement encore. Les jeux qui utiliseront ce procédé se profilent d'ici à quelques années.

Mais le rendu en lui-même n'est pas la seule limite du temps-réel : le nombre de polygones affichables en simultané à l'écran a certes augmenté de manière considérable, mais reste encore trop limité pour prétendre au réalisme : les objets restent anguleux, ou surgissent de nulle part à mesure qu'ils deviennent affichables. Une société fait beaucoup parler d'elle depuis un an à ce sujet : Euclideon promet un moteur de rendu en voxels en temps réel.

Le voxel est à la 3D ce que le pixel est à la 2D : une unité de matière qui se détache de la modélisation en polygones. C'est notamment cette technique qui est utilisée en imagerie médicale pour l'affichage d'organes tridimensionnels, mais c'est une technique particulièrement gourmande en calcul, notamment parce qu'elle ne permet pas le tri en profondeur : chaque particule de matière doit être calculée, qu'elle soit visible ou non par la caméra. Euclideon promet une solution particulièrement véloce, grâce à un système de tri des voxels qui évite de calculer ceux qui ne seront pas visibles : ainsi il ne peut y avoir plus de voxels à l'écran que le nombre de pixels de sa définition. La méthode permet donc une finesse encore inégalée pour les modèles 3D, et le tout en nombre conséquent, sans impact sur la vitesse de calcul (jusqu'à intégrer des grains de sable tridimensionnels). De quoi donner le tournis et envisager, en y ajoutant un rendu en Path Tracing, une réalité virtuelle à la hauteur de la Matrice. À tel point que nombre d'observateurs se sont montrés dubitatifs face aux affirmations d'Euclideon, qui promet de revenir prochainement avec une démonstration téléchargeable.


On mesure les incroyables progrès qui ont été réalisés depuis que les premières images calculées par ordinateur se sont immiscées dans le cinéma, il y a une trentaine d'années, d'autant plus que ces animations ont longtemps été réputées pour nécessiter des heures de calcul pour chaque image. D'ici cinq à dix ans, chaque ordinateur sera en mesure d'en faire autant en temps réel, avec un niveau de détail encore impensable il y a peu. Ce niveau de réalisme ne sera qu'un moyen et non plus une fin en soi : reste à voir ce que nous en ferons.