1. L’IMAGE DE SYNTHÈSE AU CINÉMA
Son évolution: de son commencement à aujourd’hui

2. Histoire de l’image de synthèse :
son passage au cinéma de son
commencement jusqu’à
aujourd’hui

3. « 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.

4. •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.

5. 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.

6. • 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.

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

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. •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.

12. 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

13. 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 ».]

14. 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

15. 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=Qe9qSLYK5q4
et un extrait du film à cette adresse :
http://www.youtube.com/watch?v=zXFNypyMJCc

16. 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

17. 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

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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

23. • 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.

24. 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

25. 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

26. 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.

27. •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.