La réalisation de film d'animation 3D par Frédéric Nagorny, Imagina 1992

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Conférence de Frédéric Nagorny à Imagina 1992


LA REALISATION DE FILM D’ANIMATION 3D


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L’animation 3D est une technique parmi d’autres pour exprimer les caractères de personnages et raconter leur histoire. Cette technique, utilise des outils différents mais, permet d’atteindre le même but que des techniques antérieures telles que la prise de vue réelle ou l’animation traditionnelle. Elle peut donc s’en inspirer pour les adapter à ses besoins, tout en gardant .ses spécificités propres. Les quelques exemples développés ici en sont l’illustration.

Lorsque l’histoire, et les caractères des personnages sont définis, les problèmes traditionnels de conception de personnages et de décors, se posent (figure 1). Les étapes de conception se font généralement sur papier, une bonne préparation étant nécessaire avant le travail de modélisation sur machine. A ce stade, il faut prévoir le nombre d’articulations de la structure du personnage, nécessaire pour répondre strictement aux besoins futurs de l’animation eux-mêmes définis par l’histoire à raconter. Quelques recherches d’attitudes et de clefs d’animation correspondant aux nécessités de l’histoire suffisent à déterminer ce nombre (figure 2).

Les croquis définissant le nombre, les emplacements et les distances des articulations, doivent être réalisés par l’animateur, car c’est lui qui devra les utiliser par la suite. Des détails d’encastrements des volumes sont également intéressants pour la modélisation (figure 3). D’autres croquis de personnages ombrés, avec leur matière apparente serviront pour le rendu et les textures (figure 4).

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La phase de story-board, ou mise en image du film, est importante car elle permet de dégager les différents problèmes de chaque plan et d’envisager des solutions techniques ultérieures. D’autre part certains plans devront être traités en cohérence, compte tenu des problèmes de raccords (mouvement, décor ou ambiance). Le story-board permet d’évaluer le travail nécessaire sur chaque plan et de répartir ceux-ci astucieusement entre différents animateurs et infographistes. Il contient toutes les indications de cadrage, de mouvement, de raccord, de timing et de mise en scène, et peut aller jusqu'à définir les plans de situation de la caméra dans le décor, par rapport aux personnages, pour chaque plan. C’est un peu la bible technique du film. Un animatique peut ensuite être réalisé, à partir du story-board et filmé selon ses indications de timing précises (figure 5). Cette maquette sert à l’ensemble de l’équipe, mais aussi aux comédiens et musiciens et leur permet de travailler en parallèle, pour placer leur voix et musique sur le film, dans les durées exactes. Ceci est très utile en animation, où on anime les personnages à posteriori sur la détection à l’image des sons, de la voix des comédiens ou de la musique, pour une synchronisation image et son parfaite.

Au plan de la réalisation, la notion de timing, ou rythme du film, est indissociable de la phase conception du story-board. Le story-board permet de déterminer le mouvement général du film, c’est à dire les durées de chaque plan, leur enchaînement et leur rapidité de succession. Ces variations de rythme génèrent, chez le spectateur, les impressions souhaitées par le réalisateur pour exprimer sa vision personnelle de l’histoire qu’il raconte. Un film à sa vie propre, donnée par le rythme auquel il bat. Ce mouvement cinématographique du film est finalement assez proche du mouvement d’une animation. Les poses clefs d’animation et leur timing correspondent assez bien aux plans d’un film et à leur durée; l’ensemble d’un mouvement d’animation correspondant à une scène (ou ensemble de plans); et l’enchaînement de mouvements successifs d’animation à une séquence de film. On pourrait presque dire qu’on “anime” un film comme on anime un personnage. En prise de vue réelle, ces notions de timing sont surtout prises en compte au montage. En 3D, le travail d’animation image par image est suffisamment long et difficile pour qu’on n’en supprime pas au montage final. La prise en compte du timing doit intervenir dès le story-board.

Étape suivante l’animation. On peut la définir en trois mots :“donner une âme”; c’est à dire, exprimer la pensée d’un personnage dont résulte ses mouvements. Ces mouvements doivent être suffisamment expressifs et cohérents, en réaction aux événements que le personnage subit dans l’histoire, compte tenu de son caractère, pour donner l’illusion d’une pensée cohérente en amont, avec prise de décision engendrant le mouvement. Nous sommes ici très proches de la notion d’acteur. La différence essentielle entre l’acteur et l’animateur, porte sur le fait que l’acteur se met lui même en scène, pendant que l’animateur le fait par le dessin ou ordinateur interposé. L’objectif de l’animation est très différent de la simulation ou de l’animation comportementale, même si certains de ces outils peuvent être utilisés ponctuellement. La simulation cherche à reconstituer la réalité; l’animation cherche à la transcender par exagération, (voir les principes d’animation traditionnelles) pour obtenir une expression décuplée. Le premier avantage évident lorsqu’on aborde l’animation 3D, par rapport à l’animation traditionnelle, est la capacité de calcul de l’ordinateur en ce qui concerne les intervalles. Ce travail fastidieux en traditionnel ou tous les dessins sont faits à la main, est pris en charge par l’ordinateur d’autant plus facilement que l’ensemble des paramètres du mouvement sont déterminés par les positions-clefs qui décomposent le mouvement, et le timing ou rythme (nombre d’intervalles et leurs répartitions), en celles-ci.

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Le seul problème des clefs étant la mise en position du modèle articulé dans l’espace, les éléments graphiques nécessaires sont au minimum une vue de face et une vue de profil pour chaque clef (figure 6). Toutefois ce travail graphique étant encore assez lourd, on constate à l’usage, qu’un opérateur 3D ayant l’expérience de cette méthode, se contente rapidement d’une seule vue judicieusement choisie. En effet, la plupart des mouvements se développe souvent dans un plan privilégié un personnage qui marche aura des amplitudes de mouvement beaucoup plus importantes dans le plan de la direction de sa marche; une vue de profil est suffisante. Cette constatation rejoint le principe d’animation traditionnelle, où le mouvement, quel qu’il soit, est mieux perçu s’il reste compréhensible en silhouette. En général une unique vue de 3/4 reste très claire pour l’opérateur de saisie des clefs.

Ces éléments graphiques peuvent être digitalisés pour servir de guide à l’opérateur ; le positionnement des clefs 3D se faisant par décalque du dessin affiché en fond. Si cette opération est utile pour la formation de l’opérateur, il est plus important de respecter “l’esprit” de la pose clef dessinée plutôt que la lettre, car des erreurs de proportions du modèle, liées à des dessins approximatifs ne donneront de toute façon, pas un décalque parfait. L’animateur peut également saisir ces clefs lui-même, directement sur la machine, sans les avoir dessinées préalablement. Dans ce cas une ergonomie particulière doit être mise en place. Lorsqu’on anime, même en position clef, il est indispensable de savoir d’où l’on vient, pour déterminer où l’on va; ce qui nécessite d’afficher en même temps, au moins : la clef sur laquelle on travaille, et la clef précédente (qui sert de référence pour positionner la nouvelle clef par différence). Ces 2 clefs, si elles permettent de constituer de nouvelles clefs de proche en proche, en donnant un certain résultat, ne permettent pas d’avoir un bon contrôle des trajets des mouvements. Pour l’obtenir, il est nécessaire de savoir d’où la clef précédente vient. Une troisième clef antérieure doit donc être affichée pour une bonne conception de clef. Toutefois la lisibilité doit rester bonne malgré toutes ces clefs superposées; des couleurs différentes correspondant aux clefs, par exemple, permettent de rester clair. La chronologie des clefs devant être évidente, des niveaux de transparence attribués à chaque clef, du plus estompé pour les clefs antérieures au plus marqué pour les clef récentes, sont probablement meilleurs. Il est à noter que le même problème s’est également posé en traditionnel sur papier ou la solution simple a été d’utiliser des feuilles assez fines, pour le dessin de chaque clef, et de les superposer sur une table lumineuse.

Pour ce qui concerne l’intervallage automatique (calcul d’images intermédiaires d’une clef à l’autre), l’analyse du travail de l’intervalliste traditionnel permet de dégager des lois générales concernant les trajets suivis par les intervalles, et leur répartition dans le temps, entre les clefs. En animation, les clefs sont souvent des phases extrêmes du mouvement. C’est à dire, où le mouvement change de sens. Cette inversion nécessite un ralentissement avant la clef et une accélération après la clef, dans le cas d’animation de personnage. Sans ces amortis, au voisinage de la clef, l’animation résultante serait mécanique. Certaines clefs ne sont pas des phases extrêmes de mouvement, mais des points de passages obligés, demandés par l’animateur. N’étant pas extrêmes, elles ne changent pas de sens de mouvement et n’ont donc pas à être amorties. l’animateur n’a plus que le nombre d’intervalles à demander entre chaque clefs, quelles qu’elles soient. Pour cette animation, de structure articulée, par poses clefs, les mouvements sont générés directement par les positions successives des clefs. Les courbes de déplacements ne sont que les résultantes de ces mouvements.

La gestion dans le temps, par l’animateur, des différents éléments tels que, les clefs, le nombre d’intervalles, le nombre de personnages, les mouvements de caméra etc... se fait par l’intermédiaire de la feuille d’exposition. Celle-ci, pour chaque image numérotée du plan, indique l’emplacement des clefs dans le temps. Elle est nécessaire pour contrôler et synchroniser des animations de différents personnages contenus dans une scène. Les numéros d’images sont indiqués verticalement et chaque personnage dispose d’une colonne verticale où l’on indique le numéro des clefs. La synchronisation est ainsi ajustable facilement. D’autre part les clefs de structure d’un personnage (clef d’attitude générale) ne sont pas toujours synchrones avec les couches supérieures d’animation, tel que les expressions par exemple. Un même personnage, s’il est complexe, pourra utiliser plusieurs colonnes pour animations désynchronisées tels que les clefs d’attitudes (articulation), les clefs de déformations (modélisation) les clefs d’expressions (modélisation ponctuelle) les clefs de direction de regard (asservissement) les clefs de synchronisation des lèvres pour les dialogues (modélisation ponctuelle). Pour animer un personnage, ces couches d’animation successives allant de l’attitude générale, en intégrant les déformations, type “stretch and squash” traditionnelles, pour aller jusqu’à la direction du regard avec sourcils froncés, par exemple, permettent d’atteindre un niveau de jeux d’acteur, fin et complexe.

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Les autres avantages de l’animation 3D, qui apparaissent en second lieu sont, la capacité de mémoire de l’ordinateur et la possibilité de la gérer efficacement. En effet, en traditionnel, l’animateur, en même temps qu’il conçoit l’animation, doit vérifier que ses dessins correspondent au modèle de personnage. Pour chaque dessin d’animation le modèle de personnage est redessiné. Une équipe d’animation étant composée de dessinateurs ayant chacun leur style graphique, l’homogénéité de leurs dessins par rapport au modèle d’origine est difficile à obtenir. En 3D, la modélisation des personnages est faite une fois pour toute. Les animateurs n’ont donc plus qu’à se consacrer à l’animation. Les problèmes de respect des modèles ne se posent plus. D’autre part, de nombreux mouvements, dans leur décomposition, offrent des positions clefs similaires. Un archivage des clefs, par personnage, permet de les réutiliser pour de nouveaux mouvements voisins, soit, comme clef de référence (pour l’adapter au nouveau mouvement), comme morceau de clef (pour l’adapter partiellement), ou comme nouvelle clef identique (pour mouvement similaire). Dans ce dernier cas, seule l’image de la clef réutilisée sera identique, les intervalles étant recalculés en fonction des clefs nouvelles et anciennes. Le mouvement étant, par ailleurs, différent, le nombre d’intervalles sera modifié et la réutilisation impossible à discerner. Pour les décors également, cette notion de réutilisation de base de données sous forme de bibliothèque est intéressante car l’angle de vue de la caméra est modifiable à souhait, contrairement au traditionnel ou les décors doivent être refaits à chaque changement d’angle de vue. Malgré tout, les temps de modélisation 3D de décors complexes sont longs. Des techniques 2D traditionnelles permettent de remédier à cet inconvénient, en particulier sur des décors très profonds (paysages par exemple). Il va de soi que la caméra qui se déplace dans un décor de ce type nécessitera une modélisation 3D des décors situés en 1er plan (les déplacements perspectifs des objets, étant très perceptibles à des distances très proches de la caméra). Par contre, pour les arrière plans, situés très loin de la caméra, les objets n’auront pratiquement pas de modification de perspective (c’est le cas de collines éloignées vers la ligne d’horizon par exemple). Ces arrière plans peuvent être traités en 2D à la palette et plaqués en fond, derrière les modélisation 3D de décors proches de l’observateur. Toutefois, lorsque le déplacement de la caméra devient trop important même pour les arrière plans éloignés, il est nécessaire d’introduire une notion de profondeur sur ces arrière plans 2D. On l’obtient en séparant ces différents arrière-plans 2D et en les plaquant à des distances variables (plusieurs collines distantes de plusieurs kilomètres dans la réalité par exemple). C’est un travail en multiplan de type traditionnel qui donne beaucoup de profondeur au traitement 2D. Le tout est de bien réaliser les décors 2D à la palette pour qu’ils s’intègrent correctement dans le rendu 3D des avant-plans.

Pour ce qui concerne l’animation de la caméra, cette dernière, est un objet à animer comme les autres, si ce n’est qu’elle définit le cadre de prise de vues. Ce qui est donc prioritaire, c’est la composition de l’image dans le cadre, à chaque instant. Pour contrôler son mouvement, au plan de l’esthétique du cadrage, il est nécessaire de raisonner, comme pour l’animation, de personnages, en cadres clefs, qui décomposent son mouvement (figures 5b, 5c). Dans cette optique, les trajectoires de la caméra et de la visée ne sont que des résultantes de ce travail esthétique de cadrage. Il ne reste plus ensuite qu’à définir le rythme du mouvement en donnant le nombre d’intervalles à calculer entre les cadres clefs, sur la trajectoire lissée résultante. Cette démarche est analogue à celle de la prise de vue réelle, où le cameraman, dans un travelling, contrôle et rectifie instantanément l’esthétique de son cadrage évolutif, pour suivre des acteurs en mouvement, dans le champ.

Le travail sur le rendu final de l’image, quant à lui, est très proche de la mission du chef opérateur de la prise de vue réelle, pour ce qui concerne le traitement de l’ombre et de la lumière. Réaliser des ambiances de clair-obscur, pénombre ou contre-jour tout en gardant une bonne lisibilité d’image est un art à part entière; au même titre que les sculpteurs en modélisation 3D, les animateurs-acteurs, les décorateurs 2D, ou les cameramen 3D.

En fait, chacune des étapes précédemment définie, correspond à un véritable métier spécifique, avec ses techniques propres et son savoir faire. Par ailleurs, la souplesse de gestion et d’organisation qu’offre l’ordinateur, permet de structurer ces ateliers en réseau, autour de chaînes de production importantes. Des séries de courts-métrages, des moyens métrages, ou la réalisation de longs métrages 3D sont désormais envisageables, au plan technique. Toutefois, ces méthodes de travail et ces outils particuliers, ne sont que des moyens, certes nécessaires, mais au même titre qu’une caméra ou un crayon, peuvent être utiles pour raconter de bonnes histoires.


Frédéric Nagorny, Imagina, 1992