L’IMAGE DE SYNTHÈSE AU CINÉMASon évolution: de son commencement à aujourd’hui

Histoire de l’image de synthèse : son passage au

cinéma de son commencement jusqu’à

aujourd’hui

« La haute technologie est un produit très porteur, toutefois c’est un défi permanant. En effet, la simulation numérique est difficile à vendre… Il s’agit donc d’être non 

seulement toujours à la pointe de la technologie, mais aussi de convaincre les clients (industriels) potentiels des bénéfices… ».

Philippe Thevoz, Calcom

Aujourd’hui, nous vivons dans une société qui ne cesse d’évoluer et qui vit au rythme des progrès technologiques, en cherchant à chaque instant d’atteindre la perfection et de créer de nouvelles sensations. Durant ces derniers siècles, l’Homme a cherché à inventer des programmes techniques permettant d’imaginer, et donc de synthétiser toute son imagination, ses rêves, ses désirs. L’informatique a donc contribué à la création d’images, dites images de synthèses. Celles-ci sont actuellement utilisées dans de nombreux domaines. On estime que dans les vingt prochaines années, le tiers des images télévisées, sans compter le cinéma et les autres médias, sera créé par des ordinateurs. L'image numérique constitue un champ de recherche particulièrement important d'un point de vue culturel et sociologique.Dans cette seconde partie, nous verrons l’Histoire de l’évolution de la synthèse d’image au cinéma.

•Histoire de l’image de synthèse

Par définition, l’image de synthèse est utilisée pour créer ou reproduire une image que l’on ne peut obtenir, ou difficilement obtenir dans le monde réel. Son utilisation a donc permis de laisser une grande liberté de création aux professionnels issus des secteurs artistiques et techniques. Ces technologies permettent donc d’offrir à des personnages, objets fantaisistes ou à des décors imaginaires, un volume en trois dimensions.En effet, depuis les années soixante, les artistes se sont emparés des ordinateurs et des nouvelles technologiques comme outils de recherche esthétique, de création et comme moyen d’exposition. Les images de synthèses actuelles reposent sur les mêmes principes de projection sur un plan, et sont indissociable de l’Histoire de l’informatique. C’est pourquoi dans un premier temps, je vais présenter l’historique de l’informatique, car son évolution est également lié au progrès effectués sur l’image par ordinateur.

Les images de synthèse sont apparues dans les années 1950.• En 1963, au MIT (Massachusetts Institute of Technology), Ivan Sutherland met au point le premier logiciel graphique interactif utilisant un stylo optique pour dessiner sur écran des schémas techniques.Il invente donc la notion de conception assistée par ordinateur (CAO), en créant le Sketchpad.http://www.youtube.com/watch?v=495nCzxM9PI&feature=player_embedded

• En 1967, grâce aux professeurs David C.Evans et Ivan Sutherland, le département informatique de l’Utah s’est spécialisé dans l’imagerie informatique en trois dimensions. La même année, les étudiants de cette spécialité numérisent la Coccinelle d’Ivan Sutherland et peuvent examiner leur résultat à l’écran.

• En 1968, les deux enseignants fondent la société Evans & Sutherland. Douglas C. Engelbart de la Stanford Research Institute, fait une démonstration d’un environnement graphique avec des fenêtres à manipuler avec une souris. Il démontre dans cet environnement l’utilisation d’un traitement de texte, d’un système hypertexte et d’un logiciel de travail collaboratif en groupe.

En Avril 1973, Dick Shoup du Xerox PARC (station de travail au centre de recherches Palo Alto Research Center à Stanford) met au point une machine dotée de la première carte graphique couleur capable d’affirmer une image de 640x486 en 256 couleurs et aussi de numériser un signal vidéo. Il réalise le programme Superpaint qui est à la fois un logiciel de dessin en couleurs et aussi le premier logiciel d’effets vidéo numériques.

En 1975, fut créé une des plus célèbres images de l’infographie, « la Théière », devenue un objet classique de test pour les applications 3D.

Jusqu’aux années 1980, ce domaine n’était pas vraiment abordé, à cause des coûts du matériel. C’est l’apparition des ordinateurs personnels, comme IBM-PC en 1981, et l’Apple Macintosh en 1983 que la démocratisation de l’utilisation de la 3D pour l’étude, la production… s’est effectuée.C’est durant cette période que nous voyons une énorme évolution dans l’informatique avec la commercialisation d’une machine dotée de 1Mo de RAM, 8Mo de disque dur, d’une interface Ethernet, d’un écran graphique, d’une souris de deux boutons, d’une imprimante laser, et surtout d’une interface entièrement graphique utilisant au maximum le « glissé déposé », le « copié collé » et le les menus contextuels.

C’est en Janvier 1983 que Apple présente un nouvel ordinateur, le LISA : Local Integrated Software Architecture. Il comprend un 68000 à 5 MHz, 1 Mo de Ram, 2 Mo de Rom, un écran graphique intégré de 12" d'une résolution de 720x364 pixels, deux lecteurs de disquette 5"25 contenant 871 Ko, un disque dur de 5 Mo interne et surtout, il est entièrement et exclusivement utilisable à la souris grâce à son interface graphique. C’est le premier ordinateur personnel à interface graphique.

Entre 1983 et 1990, l’évolution dans le domaine du graphisme informatique progresse à allure constante. C’est dans les années 1990 que l’image de synthèse et la 3D se développe vraiment, notamment avec l’arrivée d’ordinateurs plus puissants et des consoles de jeux vidéo plus performants, qui permettent l’utilisation d’images en temps réel (grâce aux cartes graphiques) et en trois dimensions.

Nous pouvons remarquer un certain parallélisme dans l’évolution de l’informatique et celui du traitement d’image par ordinateur. Si la qualité et la puissance des matériels informatiques sur lesquels les premières images ont été conçues (dans les années 1960), que ce soit pour le calcul des images ou pour leur affichage, ne permettaient pas le photoréalisme, c’est dans les années 1980 que cette tendance tourne vers un certain photoréalisme. Celle-ci étant quasiment atteinte dans les années 1990 (en temps différé), voire en temps réel (années 2000), on observe un retour à une certaine liberté graphique dans la conception des images.

•Arrivée de l’image de synthèse au cinéma

Les images de synthèse sont avant tout des images, et intéressent par conséquent, en premier lieu, les métiers de l'image. Les ressources mathématiques sont devenues de puissants instruments pour générer des images avec un degré de perfection extraordinaire. La qualité de l'image dépend seulement du nombre de pixels et du nombre de calculs sur chacun. De surcroît, l'image numérique est indéfiniment remodelable. Qualité et possibilités d'animation ont conduit au développement inévitable des images de synthèse au cinéma et dans les autres métiers liés aux images. Cette utilisation porte un nom : les effets spéciaux.

Les effets spéciaux par définition : "Repoussant les limites de l'illusion ou les plaisirs du visible, à volonté hilarants ou terrifiants, indécelables ou ravageurs », telles sont les caractéristiques des effets spéciaux, désormais totalement intégrés dans la réalisation des films. Le marché est d'ailleurs exponentiel avec des taux de croissance à trois chiffres depuis quelques années.

En continuant sur la lancée de l’arrivée de l’image de synthèse au cinéma, nous pouvons évoquer la mise au point du logiciel permettant de créer des ombres sur les objets 3D par Henri Gouraud en 1971, ce qui permettait de d’accentuer fortement le réalisme du rendu des images. En 1976, Ed Catmull, informaticien et fondateur du studio d’animation PIXAR, et Fred Parke réalisent l’animation d’un visage humain et d’une main pour les besoins du film « Futureworld ». C’est à partir de cette période que l’animation 3D commence à intriguer l’industrie cinématographique, toujours à la recherche de nouvelles images pour attirer les spectateurs.

Nous pouvons voir dans cet extrait du film la modélisation en 3D de la main et du visage, suivant ce lien : http://www.youtube.com/watch?v=QfRAfsK5cvU.Et sa réalisation ici: http://vimeo.com/16292363

Si Toy Story fut le premier long métrage intégralement réalisé en images de synthèse en 1995, ce fut Tron (premier du nom) qui marqua les esprits pour le nombre de plans intégrant des images calculées par ordinateur en 1982. En réalité les images n'étaient alors rendues qu'en mode fil de fer, les couleurs ayant été ajoutées à la main par les artistes de Disney. [Cinq ans auparavant, une scène de la « Guerre des étoiles » montrait l'un des premiers plans du cinéma calculé par un ordinateur, réalisé par Larry Cuba à l'aide des moyens de l'université de l'Illinois, qui semblent aujourd'hui indignes du moindre processeur. Chaque image de l'animation fut calculée « à la main ».]

Tron est un film de science-fiction américain réalisé par Steven Lisberger, sorti en 1982. Tron est le premier film à utiliser des séquences retravaillées ou conçues par ordinateur. De plus, il faut se rappeler qu'en 1980, la souris (avec ses boutons et sa boule) n'était pas encore répandue. Il a permis de voir les premières scènes de cinéma entièrement réalisées en image de synthèse. Elles ont été principalement produites par la société MAGI (Mathematic Application Groups Inc.). C’est un appareil d’imagerie médicale qui permet de reporter les images calculées en dégradés de gris sur une pellicule 35mm. A l’époque, lorsqu’on imprime des images vidéo hautes résolution sur pellicule, on part de plusieurs versions en dégradés de gris de la même image, qu’on colorie en utilisant des filtres. Il fallait alors faire plusieurs surimpressions pour obtenir une seule image en couleur, ce qui était un procédé lent et fastidieux. Nous pouvons voir à l’adresse suivante, un extrait du film Tron : http://www.dailymotion.com/video/x1l4qo_tron-video-clip_shortfilms

La même année, Ed Catmull, John Lasseter et le réalisateur William Reeves, chargés du développement de logiciels d’animation au sein de Lucasfilm, interviennent sur les scènes de « L’effet Genesis » de « Star Trec 2, la colère de Khan », où une lune morte se transforme en une planète recouverte de montagnes et d’océans. Les textures des roches et des vagues sont crées grâce aux formules mathématiques fractales inventées par le franco-américain Benoît B. Mandelbrot. Nous pouvons voir les étapes de composition de cet « effet Genesis » à l’adresse suivante :http://www.youtube.com/watch?v=Qe9qSLYK5q4et un extrait du film à cette adresse :http://www.youtube.com/watch?v=zXFNypyMJCc

C’est en 1984 que le premier cartoon en 3D « The adventures of André and Wally B »fait son apparition, mais c’est également la première réalisation de John Lasseter.Nous pouvons voir un extrait de ce cartoon à l’adresse suivante : http://www.youtube.com/watch?v=xHcmUesenx4

La même année, Digital Production, société fondé par Gary Demos et John Whitney, crée vingt minutes de scènes spatiales pour le film « The last starfighter ». Ces images étaient calculées par un ordinateur CRAY XPM, qui était à l’époque l’une des machines les plus puissantes. Nous pouvons voir un extrait de ce film à l’adresse suivante : http://www.dailymotion.com/video/x2n4pv_the-last-starfighter-science-fictio_shortfilms

En 1989, « Abyss » de James Cameron marqua tous les esprits pour sa scène du pseudopode aquatique, ouvrant la voie pour d’autres effets (comme par exemple celui du robot en métal liquide dans « Terminator 2 »).

C’était le premier personnage généré en 3D par un ordinateur, Le film expose des matières transparentes et convaincantes, avec le compositing d’animation 3D sur une pellicule de 70mm de séquence live.

C’est en 1990 avec « Total Recall » que la première tentative d’utilisation de motion capture (capture de mouvements) dans un film s’effectue, pour l’animation des squelettes vus aux rayons X. L’essai sera un échec complet, et les données ne pourront pas être utilisées.Cependant, ce film connu pas mal de problèmes. Alberto Menache, dans son livre Understanding Motion Capture for Computer Animation and Video Games, explique pourquoi la tentative de motion capture fut un échec complet : l’opérateur engagé pour superviser la motion capture (l’équipe de tournage n’ayant pas la moindre idée de la marche à suivre) venait en fait d’un fabriquant de matériel de motion capture, et ne savait pas utiliser le matériel correctement. Des erreurs irréparables ont été commises, notamment le fait de faire de la capture sur plusieurs personnes à la fois, voire même une dizaine de figurants simultanément (chose encore inimaginable aujourd’hui). Il donc a été impossible de traiter correctement les données par la suite.

Terminator 2 a été le premier film grand public à investir sur les effets multiples : morphing et dynamics (simulation de mouvement naturel et des mouvements réalistes pour un personnage important CG acteur). Le meurtrier, en métal liquide, (T-1000 cyborg Terminator) est le premier personnage principal composé avec des effets crée par ordinateur. Le robot humanoïde était superposé à un modèle de personnage 3d pour créer l’effet, la transition. L’effet de morphing a été utilisé aussi en post production.

Dans la même année, « black and white » le clip musical de Michael Jackson utilise également le morphing dans sa séquence finale.

En poursuivant avec les importantes dates clés de l’évolution de l’image de synthèse au cinéma, nous pouvons faire remarquer le fait qu’à cette période,

l’avancée technologique et l’engouement du public pour les images de synthèse et les sensations qu’elles apportent ont permis de poursuivre sur

l’amélioration, et la multiplication de celle-ci. Malheureusement, de nos jours la qualité des scénarios, la mise en scène et autre base du cinéma sont

souvent oubliées à cause de la production des images de synthèse.

En 1993, on connait l’arrivée des premiers animaux en 3D hyperréalistes de l’histoire du cinéma, avec « Jurassic Park, un film de science-fiction réalisé par Steven Spielberg. La sortie de ce film s’est accompagnée d’un véritable travail de préparation à long terme pour intéresser le public aux dinosaures, puisque que Steven Spielberg avait déjà produit une un dessin animé long metrage en 1988. Nous pouvons avoir un extrait de cette réalisation à l’adresse suivante : http://www.youtube.com/watch?v=uEK9mitagS8&feature=player_embedded

• En 1995, l’invention du système "Cave" par Carolina Cruz-Neira de l'université de l'Illinois à Chicago se réalise. Il s’agit d’un espace ouvert de forme cubique dont chaque paroi est un écran. Muni de lunettes à cristaux liquide qui aveuglent à tour de rôle l’œil droit puis l’œil gauche, 25 fois par seconde, on pénètre dans cet espace, un capteur de position fixé sur le sommet du crâne. On a alors l’impression que les parois s'effacent et que l’on se retrouve à l'intérieur d'une image en relief, en immersion totale dans un environnement virtuel. Il s’agit ici de l’ancêtre du casque à réalité virtuelle.

• En 1997, le ciel, l’océan et les figurants qui arpentent le pont du paquebot vu en plan large dans « Titanic » sont issus des ordinateurs du studio "Digital Domain", de même que les albatros et des dauphins qui suivaient le navire. 

En 2001, les premiers acteurs virtuels hyperréalistes apparaissent dans le film « Final Fantasy ». Leurs capacités d'acteurs sont cependant encore limitées. Les textures de peaux, les rides d'expression des visages et l'incroyable richesse des détails du film dépassent tout ce que l'on avait pu voir auparavant. Nous pouvons voir un extrait du film à l’adresse suivante : http://www.dailymotion.com/video/x1nk18_final-fantasy-the-spirits-within_news

En 2004, Le réalisateur Robert Zemeckis s'associe au studio Sony Imageworks pour développer la technique dite de « Performance capture » qui sert à animer les personnages 3D du Pôle express. Contrairement à la « Motion capture » traditionnelle, qui n'enregistre que les mouvements du corps, la « Performance capture » permet d'enregistrer également les expressions faciales des acteurs, et de les restituer avec exactitude. La technique sera réutilisée ultérieurement pour « Beowulf » (2007).

En 2008, c’est la première fois qu’on utilise la technique de réalité augmentée dans une attraction : Les animaux du futur, présentés au Futuroscope. http://www.dailymotion.com/video/x4ce1o_les-animaux-du-futur-bande-annonce_news

Pour finir, nous pouvons évoquer l’arrivée du film « Avatar » de James Cameron, en 2009. Durant le tournage, Cameron utilise une technique permettant une conception novatrice de la mise en scène dans le domaine de la capture de mouvement et du cinéma virtuel. Il demande à Rob Legato de lui concevoir un système de caméra virtuelle, dénommé le « Director Centric System », qui permet au réalisateur de se projeter dans l’univers virtuel et de visualiser en temps réel les personnages en images de synthèses créés à partir des données provenant de ses comédiens lors de la capture de mouvement. Un certain nombre d’effets spéciaux innovants ont été utilisés sur le tournage d’Avatar. D’après Cameron, le film était reporté depuis les années 1990 dans l’attente que la technologie atteigne un niveau d’avancement suffisant pour dépeindre fidèlement sa vision de Pandora et de ses habitants. Le réalisateur avait prévu d’utiliser des personnages de synthèse photoréalistes, crées avec les nouvelles techniques d’animation de capture de mouvement développées dans les 14 mois précédant décembre 2006.

•Conclusion

Pour conclure, je me suis posée la question concernant l’avenir de la manière de produire et réaliser un film.Comme il a été évoqué un peu avant, on pourrait se demander si l’avancée rapide de ces nouvelles technologies n’aurait pas une incidence directe sur l’écriture de l’histoire du film. Aujourd’hui, l’écriture du scénario est souvent minimisée au profit de la réalisation visuelle, et l’accroissement de l’importance de l’image. Cependant, suffit-il d’une bonne histoire pour avoir un film à succès? Si seule l’histoire est importante, alors pourquoi les grandes boites de production cinématographique ou de film d’animation dépensent-ils autant de temps et d’argent dans la réalisation de films? On dit qu'une image vaut mille mots. Je pense que de nos jours, ce dire est vrai. Les voies sont ouvertes pour une véritable communication, aussi bien à l'intérieur d'un groupe que vers l'extérieur. Par ce biais, les innovations technologiques ou scientifiques les plus avancées arrivent au stade d'exploitation industrielle par le chemin le plus court. De plus, nous vivons dans une époque où l’image est très importante où que l’on se trouve. Contrairement à ce que l’on pourrait penser, pour chaque chose de notre vie, nous jugeons toujours en premier l’aspect, le visuel, l’esthétique ou l’image de cette chose. Nos yeux sont les premiers jugent et nos premiers sens à être sollicités. Je pense donc que dans un sens, il est normal que les boites de productions dépensent autant pour la réalisation d’un film d’animation ou d’un film cinématographique. En effet, avec l’avancée époustouflante de la technologie, les producteurs utilisent cet atout afin de plaire aux mieux les yeux des spectateurs. D’autre part, je pense que l’écriture du scénario, l’histoire du film reste tout de même le cœur de cette réalisation.