Le moteur de rendu de votre outil de création de contenu numérique prend tous les éléments que vous avez créés — modèles 3D, textures, éclairage et effets spéciaux — et les traduit en une série d'images ou de vidéos que vous pouvez regarder ou partager.
Ce guide explore pourquoi le rendu est un pilier de l'animation moderne, comment il est réalisé grâce à diverses techniques, ainsi que les défis qui en font une étape critique de la production.
Pourquoi le rendu ?
Toutes les productions 3D incluent le rendu dans le cadre de leur pipeline d'animation. Pas seulement avant la livraison, mais aussi tout au long du processus, dans un cycle itératif pour recueillir des retours et effectuer des modifications : une chaîne de rendu bien maîtrisée est essentielle pour éviter les retards dans les grosses productions.
Cependant, le rendu ne se limite pas à convertir des modèles 3D en images. Il inclut également des images informatiques 2D et des effets visuels (VFX). Par exemple, les animateurs utilisent le rendu pour créer des simulations d'eau ou pour l'interpolation 2D.
Grâce aux nouvelles technologies, le rendu permet aux animateurs de créer des graphismes hyperréalistes — une prouesse qui n'était possible autrefois qu'avec du matériel coûteux et très chronophage. Elle est désormais plus accessible aux réalisateurs indépendants et aux petites studios d'animation, grâce à des outils gratuits et open source comme Blender et à un ordinateur portable à 2 000 $.
Pour toutes ces raisons, les animateurs doivent comprendre les bases de ce que le rendu implique afin de tirer le meilleur parti des fonctionnalités créatives activées par les outils modernes de création de contenu numérique.
Passes de rendu
Les outils de création de contenu numérique décomposent les modèles et les scènes en couches distinctes pour un meilleur contrôle et une meilleure lisibilité.
Pendant le rendu, chacune de ces couches correspond à une passe unique, et la manipulation de ces passes permet aux animateurs de créer divers effets en combinant différentes techniques de rendu.
Par exemple, l'arrière-plan peut être composé d'une couche avec une couleur dégradée et d'une autre avec une texture de nuage générée. Le personnage au premier plan aurait des couches différentes pour chaque partie du corps, la texture, les shaders, etc.
En isolant ces couches, les animateurs peuvent se concentrer sur des détails distincts sans perturber le travail des autres, et des ajustements peuvent être ajoutés à des étapes ultérieures.
Vous aurez ensuite des passes d'ombre pour donner de la profondeur en définissant les contours et en suggérant l'espace de toute la scène, ainsi que des reflets pour éclairer les surfaces et les zones clés.
Techniques de rendu
Comme nous l'avons mentionné dans la section précédente, le rendu n'est pas une technique unique. Différentes techniques apportent des avantages, des inconvénients et des valeurs artistiques différentes — les shaders de rendu seront radicalement différents de ceux utilisés pour le rendu des cheveux d'un personnage en temps réel.
Cependant, vous devrez comprendre les techniques de base suivantes :
- Raytracing - Le raytracing simule le trajet de la lumière lorsqu'elle interagit avec les objets afin de produire des reflets et des ombres précis. Sa complexité vient d'un coût de calcul élevé et nécessite une forte puissance de traitement.
- Scanline - Le scanline rendering est un algorithme rapide pour déterminer quelles surfaces peuvent être vues depuis un angle donné en traitant les images ligne par ligne (ou ligne à ligne) au lieu de polygone par polygone ou pixel par pixel. C'est une méthode privilégiée pour les applications en temps réel, où la vitesse est cruciale par rapport à l'exactitude photoréaliste.
- Radiosity - La radiosité se concentre sur la simulation précise de l'éclairage diffus entre les surfaces en capturant les interactions subtiles entre les lumières. Elle est idéale pour les scénarios nécessitant des effets d'éclairage doux et ambiants.
- Rasterization - La rasterisation transforme les modèles 3D représentés par des polygones en pixels ou en points pour l'affichage. Bien qu'elle soit plus rapide, elle peut manquer des effets d'éclairage sophistiqués obtenables avec le raytracing.
Cette liste n'est pas exhaustive, mais elle vous donnera une idée de la manière dont le rendu fonctionne. Un animateur sait que chaque couche possède ses propres techniques de rendu pour obtenir des résultats spécifiques.
Résolution de rendu
La résolution correspond au nombre de pixels dans une image.
Plus la résolution est élevée, plus la qualité est claire et détaillée, mais cela demande davantage de puissance de traitement et d'espace de stockage.
Le choix de la résolution influence fortement l'expérience du spectateur ; les productions visent donc la résolution la plus élevée possible. Par exemple, les animateurs choisiraient une résolution 8K pour s'assurer que chaque infime détail est visible sur un grand écran. Mais si votre animation est visionnée sur des smartphones, une résolution 1080p est plus efficace.
Cette décision impacte considérablement le processus de rendu puisque vous devez rendre 8 294 400 pixels en 4K contre 993 600 pixels en 1080p — plus de huit fois plus de pixels à rendre !
Pour cette raison, il est courant de travailler avec des résolutions plus faibles pendant la production afin d'obtenir rapidement des retours sur votre animation — sur de longues périodes, chaque minute gagnée en ne rendant pas les scènes rapidement finit par s'additionner.
Moteurs de rendu
Le choix d'un moteur de rendu dépend des exigences spécifiques du projet. Les studios d'animation et les freelances s'appuient sur divers moteurs de rendu : certains sont optimisés pour des environnements hyperréalistes, tandis que d'autres gèrent des styles non photoréalistes ou le rendu en temps réel.
Le choix des moteurs de rendu est parfois limité par votre outil DCC. Prenons Blender, par exemple. L'éditeur 3D open source propose plusieurs options de rendu : le moteur Cycles pour le raytracing, FreeStyle pour le rendu non photoréaliste, et EEVEE pour le temps réel. Unreal Engine, quant à lui, dispose d'un ensemble totalement différent (mais similaire) de réglages de rendu. Selon l'équipe d'animateurs, le studio devra choisir le moteur de rendu qu'il connaît le mieux.
Un point crucial dans le processus de rendu est de comprendre le rôle des CPU (Central Processing Units) et des GPU (Graphics Processing Units). Le moteur Cycles de Blender permet aux animateurs d'utiliser l'un, l'autre ou les deux.
Le CPU est un processeur à usage général capable de traiter une large gamme de tâches de calcul. Le GPU est conçu pour effectuer rapidement des calculs de matrices, ce qui est idéal pour les tâches de traitement parallèle requises par le rendu. Les GPU peuvent considérablement accélérer les temps de rendu ; c'est pourquoi les moteurs basés sur le GPU sont souvent utilisés dans des flux de travail qui demandent des délais de traitement rapides. Ils sont aussi essentiels pour le rendu de graphismes photoréalistes.
Le choix entre un moteur de rendu CPU ou GPU dépend souvent de la nature de votre projet, du matériel dont vous disposez, et du compromis qualité versus vitesse que vous êtes prêt à faire.
Rendu temps réel vs rendu non temps réel
Un autre point à comprendre est la différence entre le rendu en temps réel et le rendu non temps réel.
Le rendu en temps réel est la création quasi instantanée d'images au fur et à mesure que les événements se produisent dans un environnement virtuel. Pensez-y comme à la technologie qui alimente les jeux vidéo ou les expériences de réalité virtuelle, où les objets et les personnages apparaissent et réagissent de manière fluide à mesure que l'utilisateur interagit. Ce type de rendu est particulièrement utile pendant le développement, lorsque vous avez besoin d'un retour immédiat suite à une modification de votre modèle 3D.
Le rendu non temps réel pré-calcule les images ou les frames avant qu'elles ne soient affichées. Cette méthode est utilisée pendant la phase de livraison pour les animations haut de gamme, où la qualité des visuels est une priorité. Le processus peut prendre de quelques minutes à plusieurs jours, selon le niveau de détail et de photoréalisme visé pour le rendu final.
Ferme de rendu
Maintenant que vous savez comment fonctionne le rendu, vous pouvez avoir une idée de la puissance informatique nécessaire pour créer un film d'animation — bien au-delà des capacités d'un seul ordinateur, voire même de quelques stations de travail haut de gamme.
C'est là qu'interviennent les fermes de rendu.
Une ferme de rendu est un cluster d'ordinateurs hautes performances conçu spécifiquement pour faire face à la lourde charge de calcul du rendu de scènes 3D. Ces fermes se composent de nombreuses machines interconnectées, souvent appelées nœuds, qui travaillent ensemble pour convertir des modèles 3D, des textures, de l'éclairage et des animations en images ou frames finales en haute résolution, qui composent le film.
Les équipes d'animation utilisent des fermes de rendu parce qu'elles réduisent considérablement le temps nécessaire pour rendre ces images. Pourquoi investir des dizaines de milliers de dollars dans des machines haut de gamme pour un projet unique, alors que vous pouvez simplement les louer pour une centième du prix ?
Une fois qu'une animation est prête à être rendue, les scènes sont divisées en tâches plus petites. Ces tâches sont ensuite réparties entre les nœuds disponibles de la ferme de rendu. Cette distribution est gérée par un logiciel spécialisé qui supervise l'équilibrage de charge à travers la ferme. Chaque nœud reçoit la tâche qui lui est assignée et traite indépendamment les frames de l'animation. Cette décentralisation permet de rendre plusieurs frames simultanément. Lorsque les nœuds terminent leurs tâches, les frames rendues sont collectées puis assemblées dans la séquence ou le plan qui fait partie de l'animation finale. Les frames rendues font ensuite l'objet de contrôles qualité rigoureux pour s'assurer qu'elles répondent aux normes visuelles souhaitées.
Les fermes de rendu sont l'épine dorsale des productions d'animation à grande échelle et un outil essentiel qui démocratise la capacité de créer des effets visuels haut de gamme, rendant des projets ambitieux possibles même pour des studios plus petits.
Conclusion
Le rendu est une étape nécessaire pour transformer des idées en animations partageables. C'est un travail très technique qui influence fortement la qualité du rendu final.
En tant qu'animateur, maîtriser le rendu est essentiel pour repousser les limites de ce que vous pouvez créer. Dans les grands studios, la gestion du pipeline et l'optimisation du rendu sont particulièrement importantes pour amplifier les efforts de l'équipe. Même à l'échelle individuelle, tirer le meilleur parti des prévisualisations de rendu améliore votre productivité.
Assurez-vous d'expérimenter les réglages de rendu de votre outil DCC, ou testez une ferme de rendu pour quelques dollars.
