Présentation de l’animation 3D
- Histoire de l’animation 3D
- Univers visuels de l'animation 3D
- Domaines de l’animation 3D
- Phases d'un projet d'animation 3D
- Logiciels 3D
Histoire de l’animation 3D
L’animation 3D connaît ses débuts dans les années 1960, avec les premières expériences de synthèse d’images par ordinateur. Les pionniers de cette technique, chercheurs, ingénieurs et artistes, exploitaient les capacités des premiers ordinateurs.
William Fetter invente le terme computer graphics en 1960 et en 1963, Ivan Sutherland crée le Sketchpad, l'ancêtre des logiciels de conception assistée par ordinateur.
John Hales Whitney, musicien et cinéaste expérimental, réalise le premier film d’animation abstraite par ordinateur en 1967.
L'un des futurs fondateurs du studio d'animation Pixar, Ed Catmull, développe à la fin des années 1980 le logiciel CAPS (Computer Animation Production System) qui permet de colorier par ordinateur les dessins destinés aux films d’animation Disney. CAPS a été utilisé pour la première fois sur le film La Petite Sirène en 1989.
Les Aventures d'André et Wally B. est le premier film entièrement conçu par ordinateur. Ce court métrage de 2 minutes a été réalisé par Alvy Ray Smith et John Lasseter en 1984 chez Graphics Group, un service de la division informatique de Lucasfilm fondée par George Lucas en 1974 et racheté par Steve Jobs en 1986 pour devenir Pixar.
Pixar remporte l'Oscar du meilleur court métrage d'animation avec Tin Toy en 1989 et Disney décide de produire en 1995 Toy Story, le premier long métrage d'animation en 3D qui connaîtra un succès mondial.
Pixar, au-delà d'être le premier à créer des films en 3D, a su développer un style graphique, lié toutefois aux limites techniques de l'époque, qui sera repris par la suite par de nombreux studios de production de longs-métrages 3D.
Suite à Toy Story (Pixar, 1995) par ordre chronologique,
Shrek (Dreamworks, 2001), Monstres et Cie (Pixar, 2001), L’Âge de glace (Blue Sky Studios, 2002), Le Monde de Nemo (Pixar, 2003), Les Indestructibles (Pixar, 2004), Shrek 2 (Dreamworks, 2004), Madagascar (Dreamworks, 2005), Chicken Little (Disney, 2005), Cars (Pixar, 2006), Happy Feet (Animal Logic, 2006)...
Klaus, un film en 3D ou en 2D ?
Sergio Pablos (2019)Univers visuels de l'animation 3D
De tout temps, les artistes ont cherché à exploiter au maximum les outils disponibles et à en repousser les limites.
Dès l'art pariétal préhistorique réalisé sur les parois de grottes ou d'abris sous roche comme Lascaux, les supports et les outils disponibles influencent les choix artistiques. Les artistes préhistoriques devaient utiliser leurs mains, des pinceaux en poils d'animaux ou des roseaux pour appliquer la peinture préparée avec des pigments naturels tels que l'ocre, le charbon de bois et l'oxyde de manganèse ; La forme des parois des grottes influençait également les choix artistiques.
Les contraintes des matériaux et leurs limites, le fusain, l’huile, l’aquarelle… pour le dessin, l’argile, le marbre, le bois, le bronze... pour la sculpture, ont toutes influencé les recherches et les œuvres artistiques.
La grande influence de Pixar
Pixar, avec son premier court métrage Tin Toy en 1989 et son premier long métrage Toy Story en 1995, a aussi développé en parallèle une approche artistique et une approche technique liées aux contraintes et capacités des ordinateurs et programmes de l'époque et a créé des univers visuels en fonction des limites techniques, mais avec la conscience que ces limites allaient évoluer très rapidement. Les premiers univers visuels 3D sont cependant rapidement devenus une référence, un standard, et il est intéressant de constater que les univers visuels de nombreux longs-métrages 3D d'aujourd'hui, tout en apportant des touches personnelles, restent proches du tout premier court-métrage Tin Toy.
Certains films réalisés en animation 2D, comme Klaus (2019), adoptent parfois même un univers visuel en 3D.
De nombreux styles graphiques différents
Les rapides évolutions techniques ont permis dans un second temps une plus grande liberté de création et l'exploration de différents styles graphiques dans des domaines aussi variés que le cinéma, la télévision, les jeux vidéo ou la publicité.
L’animation 3D réaliste cherche à reproduire fidèlement la réalité et les films en prises de vue réelles. Elle utilise des techniques comme la capture de mouvement, une modélisation 3D et un éclairage réalistes, ainsi que des effets spéciaux.
Ce type d’animation est souvent employé pour les films d’action, d’aventure et de science-fiction, comme Jurassic Park (1993) ou Avatar (2009) mais aussi pour les présentations de produits car il permet de montrer de manière réaliste les caractéristiques, les avantages ou le fonctionnement d’un produit ou d’un service comme une voiture, un smartphone, un bâtiment, une application.
L’animation 3D stylisée propose au contraire de nombreux styles graphiques très différents.
Elle joue sur les formes, les couleurs, les expressions, les contours, peut être caricaturale, fantaisiste ou abstraite.
Encore peu présente dans les longs-métrages, l'animation 3D stylisée est largement utilisée dans les courts-métrages, les jeux vidéo et les films publicitaires.
Les fondateurs d’AOKIstudio, toujours à la recherche de nouveaux univers visuels pour leurs projets d’animation 3D, ont créé en 2017 l’association Films pour enfants et le festival international de films pour enfants Takorama, dont l’objectif est de proposer aux enfants du monde entier des univers visuels originaux et poétiques, et de mettre en valeur de nombreux courts-métrages réalisés en 3D stylisée.
Dans le domaine de la publicité et de la communication, AOKIstudio propose des univers artistiques uniques et originaux adaptés aux spécificités de chaque demande, produit ou service.
Par exemple :
Un univers de peinture traditionnelle chinoise à partir d'animations 3D pour la Bank of China Limited (BOC).
Un univers de papier pour renforcer la poésie des paroles de la chanteuse Bonnie Pink.
Un univers de jouets pour renforcer le comique de la publicité Nihon Ham dont les héros sont des tranches de jambon.
Une animation en 3 dimensions à partir des dessins en 2 dimensions de l’artiste Nicolas Buffe dans le cadre de l’aménagement de la devanture commerciale du grand magasin Isetan à Shinjuku, Tokyo.
Bank of China, film publicitaire
Direction & Animation : AOKIstudio
Bonnie Pink, clip musical
Direction & Animation : AOKIstudio
Isetan, Shinjuku, devanture commerciale
Design : Nicolas Buffe. Animation : AOKIstudioDomaines de l’animation 3D
L’animation 3D est utilisée dans de nombreux domaines.
Le cinéma et les œuvres de fiction utilisent l’animation 3D pour raconter des histoires, créer des univers et des personnages originaux, ou adapter des œuvres existantes.
Par exemple, Toy Story, Shrek, Nemo, Monstres et Cie.
Les jeux vidéo en 3D utilisent l’animation 3D pour créer des environnements, des personnages, des objets et des effets visuels.
Par exemple, Tomb Raider, Grand Theft Auto, The Sims.
L’animation 3D est aussi très souvent utilisée dans le cadre de la présentation de produits ou de services car elle permet de mettre en valeur les caractéristiques, les avantages ou le fonctionnement du produit, créer un effet de réalisme et de proximité avec le produit, attirer l’attention et l’intérêt du spectateur. Par exemple, une voiture, un smartphone, une application.
Les visualisations architecturales en 3D sont également très utilisées pour expliquer ou promouvoir un bâtiment, un plan urbain, en cours de conception.
Les domaines scientifiques comme la médecine utilise également l’animation 3D pour illustrer des concepts, des procédures médicales. Par exemple, le fonctionnement d’un organe, une opération chirurgicale.
Dans les domaines éducatifs, l’animation 3D est utilisée pour expliquer des notions ou des phénomènes scientifiques, historiques ou culturels. Par exemple, le système solaire, la révolution française, la pyramide alimentaire.
Les films publicitaires utilisent l'animation 3D pour promouvoir une marque, un produit ou un service. Par exemple, une mascotte animée, un slogan accrocheur, une scène humoristique ou émotionnelle. Les produits promus sous forme de pack shots à la fin des publicités sont également très souvent réalisés en 3D car la 3D permet plus de possibilités (type d'éclairage, flou, contraste...) mais aussi plus de souplesse et d'ajustement avec les clients que la photographie.
L'impression 3D, procédé de fabrication qui consiste à réaliser un objet solide en trois dimensions à partir d'un modèle numérique, a des applications dans des secteurs aussi variés que le médical, l'aéronautique, le bâtiment, la robotique, l'art, l'automobile ou la bijouterie.
L’impression 3D permet de fabriquer des pièces personnaliséesLes et performantes, des prototypes et des outillages.
Dans le domaine du divertissement, l’impression 3D permet aux fans de créer des objets (jouets, figurines, puzzles, accessoires, costumes, décors...) inspirés de leurs films, séries, jeux vidéo ou livres préférés.
Le monde de l’art utilise aussi la 3D pour permettre aux artistes d’exprimer leur vision personnelle et créative.
Le développement des écrans dans les points de ventes ou lors d’événements favorise aussi l’utilisation de l’animation 3D. Ces écrans offrent la possibilité de présenter des produits ou des services mais aussi de créer des décors et des ambiances uniques sous forme de créations artistiques qui valorisent l’image d'une marque.
Plus récemment avec l'apparition des métavers, les techniques 3D sont utilisées pour créer les espaces virtuels dans lesquels évoluent des utilisateurs, les objets avec lesquels les utilisateurs interagissent mais aussi les avatars des utilisateurs.
Les chanteurs, les idoles et les youtubers virtuels utilisent aussi des avatars 3D générés par ordinateur pour se présenter à leur public.
Parmi les plus célèbres, Hatsune Miku qui remplit des salles de concert avec ses hologrammes et Kizuna Ai considérée comme la pionnière des VTubers, des youtubers virtuels.
Depuis le début des années 2000, AOKIstudio met en scene des chanteurs virtuels, parmi les premiers, One-T et Black Mamba.
Aujourd'hui encore, les chanteurs virtuels constituent une part importante de l'activité d'AOKIstudio ; parmi les plus célèbres, Uta no Prince-sama.
Black Manba © Mimesis Republic
3D Animation : AOKIstudio
One-T © T.Pieds & E.Gronfier
3D Animation : AOKIstudio
Uta no Prince-sama © Broccoli
3D Animation : AOKIstudioPhases d'un projet d'animation 3D
La production d’un projet d’animation 3D nécessite de nombreux partenaires et compétences.
Elle se divise en trois phases principales : la pré-production, la production et la post-production.
La pré-production d'un film en 3D consiste à imaginer et valider le concept, le scénario et la direction artistique du film.
Ces phases sont communes à la pré-production d'un film d'animation 2D ou d'un film en prises de vues réelles.
Le réalisateur propose un synopsis puis un scénario détaillé avec des dialogues, des personnages et des décors. Le directeur artistique décide du style visuel du film et dessine les personnages, les décors et les accessoires sous forme de croquis et de dessins en 2D. Le storyboard est la phase de mise en images du scénario ; le réalisateur présente les scènes décomposées en différents plans sous forme de bande dessinée, avec des annotations sur les mouvements et les effets spéciaux.
Les images du storyboard peuvent être animées et visionnées sous forme de vidéoboard avec une voix off et des effets sonores, afin de donner une idée du rythme et du ton du film.
L' animatique 3D, un outil précieux
Dans le cas d'un projet d'animation 3D, l' animatique 3D remplace le storyboard animé. Avec une animatique 3D, ce ne sont plus les images 2D du storyboard qui sont utilisées pour la prévisualisation du film mais une version préliminaire de l'animation 3D qui permet de mettre en place les mouvements de caméra.
Les animatiques 3D offrent de nombreux avantages et facilitent la pré-production et la production d'un film d'animation.
Elles sont aussi un outil pour obtenir un consensus entre les différents partenaires du projet qui auront l'occasion de donner leur avis et de suggérer des modifications avant que le calendrier ou le budget ne permette plus de les mettre en œuvre.
Elles permettent d'économiser beaucoup de temps et de coûts de production, car elles permettent de se faire une idée de la version finale d'un film avant d'y investir du temps et des ressources. Les animatiques 3D sont des versions préliminaires des scènes finales du film et peuvent être facilement modifiées ou supprimées alors qu'il est plus compliqué de modifier ou de supprimer une animation finalisée. Les animatiques 3D seront également très utiles tout au long du projet, servant de points de référence et permettant de garder à l'esprit les objectifs initiaux.
La production d'un film en 3D, différente de celle d'un film en 2D ou d'un film en prises de vues réelles, requiert des connaissances et des compétences spécifiques.
Les principales phases d'une production 3D sont la modélisation, l'animation, l'éclairage et le rendu des images 3D.
La phase de modélisation consiste à créer, à partir de dessins 2D et du style visuel mis en place lors de la pré-production, des modèles 3D de personnages, de décors et d'accessoires. Pour cela, les modeleurs 3D utilisent des logiciels 3D spécifiques à la modélisation, des programmes qui permettent de créer des formes tridimensionnelles à partir de primitives géométriques (cubes, sphères, cylindres...) ou de courbes (bézier, nurbs...).
La texturage consiste à attribuer des textures et des matériaux aux modèles 3D. Les textures sont des images appliquées à la surface d'un modèle 3D pour lui donner une apparence plus réaliste et détaillée. Les textures peuvent être créées à partir de photographies, de dessins ou générées de manière procédurale. Elles peuvent simuler une gamme de matériaux, tels que le bois, le métal ou le tissu, et peuvent également être utilisées pour ajouter des détails tels que des reliefs, des rayures.
L'étape qui suit le texturage consiste à créer un "shader", c'est-à-dire à déterminer comment la lumière interagit avec la surface d'un modèle 3D. Les shaders peuvent être utilisés pour simuler une variété d'effets, tels que des réflexions, des réfractions, des ombres ou des transparences.
La phase de layout consiste à positionner dans un environnement numérique des modèles 3D.
La phase d'animation consiste à animer les modèles 3D des personnages ou des objets à l'aide de différentes techniques.
L' animation avec trajectoires consiste à faire suivre à des objets ou à des personnages un chemin prédéfini dans l'espace 3D, en contrôlant leur vitesse et leur orientation.
L' animation procédurale utilise des algorithmes ou des règles pour générer automatiquement des mouvements complexes, tels que le comportement d'une foule, le vol d'un oiseau ou le mouvement d'un tissu.
L'animation keyframe consiste à définir des positions clés d'objets ou de personnages à différents moments de l'animation et à laisser le logiciel interpoler les positions intermédiaires.
Dans le cas de l'animation de personnages humains ou animaux, les membres tels que les bras, les jambes, sont animés à partir de segments (également appelés os) reliés entre eux au sein d'une structure articulée virtuelle (également appelée squelette).
L'animation avec squelettes virtuels consiste alors à animer les os de ce squelette.
Le squelettage ou rigging est l'étape qui consiste à créer un squelette afin d' animer un personnage.
L’ animation avec capture de mouvement (motion capture) est une technique qui permet d’enregistrer les mouvements d’une personne ou d’un objet, et de les restituer sur des modèles numériques. Cette technique permet de créer plus rapidement des animations réalistes et naturelles que l’animation par images clés.
La capture des mouvements physiques des acteurs nécessite cependant un matériel spécifique, notamment des capteurs placés sur le corps des acteurs et des caméras qui suivent et enregistrent les mouvements des capteurs et donc des acteurs. Les données sont ensuite traitées par un logiciel pour créer une animation en 3D.
Il existe différents types d'équipements de capture de mouvements en fonction du niveau de précision requis et de nombreux studios disposant de matériel et de logiciels spécifiques sont également dédiés à la capture de mouvements.
La phase d'éclairage consiste à positionner des sources lumineuses 3D. Elle permet de déterminer l'ambiance lumineuse de la scène en créant des zones d'ombres et de lumière et de mettre en évidence certains éléments de la scène.
Il existe plusieurs types de lumières selon les logiciels 3D utilisés.
La lumière ponctuelle (Point Light) émet de la lumière uniformément dans toutes les directions à partir d'un seul point. Elle est souvent utilisée pour représenter des sources de lumière petites et lointaines, comme des ampoules ou des étoiles.
La lumière directionnelle (Directional Light) émet de la lumière dans une seule direction, comme le soleil.
La lumière spot (Spot Light) émet un cône de lumière à partir d'un point précis dans une direction précise. Elle est souvent utilisée pour simuler des sources de lumière comme une lampe de poche ou un projecteur de théâtre.
La lumière ambiante (Ambient Light) illumine la scène de manière uniforme, sans tenir compte de la direction ou de la distance. Elle est souvent utilisée pour simuler une lumière indirecte ou diffusée, comme celle d'un ciel couvert.
La lumière de zone (Area Light) émet de la lumière à partir d'une surface spécifique dans une direction donnée et est utilisée pour simuler des sources de lumière plus grandes et plus diffuses, comme une fenêtre ou un éclairage de studio.
La lumière de volume (Volume Light) illumine une zone spécifique de l'espace 3D et est souvent utilisée pour créer des effets de lumière atmosphériques.
La phase de rendu des images 3D, déterminante pour la qualité artistique et visuelle du film, consiste à calculer le rendu final des images après ajout des éclairages, des textures, des ombres et des effets visuels.
Les nouvelles générations de logiciels proposent des modes de rendu en temps réel et non plus seulement précalculés.
Les artistes 3D ont ainsi la possibilité de modifier et de visualiser de manière interactive et en temps réel tous les paramètres qui participent au résultat final d'une image 3D tels que les couleurs, les textures, les lumières, les ombres, les reflets ou encore la profondeur de champ.
La post-production d'un film en 3D comprend les étapes finales de la fabrication du film.
Le compositing (composition d’images) consiste à assembler et à fusionner plusieurs sources d’images pour en faire un plan unique. Lors du rendu des images finales, il est courant de rendre séparément les différentes parties du plan. Par exemple, séparer les personnages du décor pendant le processus de rendu permet à la phase de composition de retravailler la couleur, le contraste et le flou de ces éléments séparément et donc avec plus de flexibilité et de précision.
Le compositing peut également consister à harmoniser des rendus 3D avec des effets spéciaux supplémentaires ou des images tournées sur écran vert ou en prises de vues réelles.
Parmi les différentes techniques numériques utilisées dans le compositing, la colorimétrie, l'étalonnage, le rotoscoping et le tracking vidéo.
Le montage d’un film 3D, étape commune à la post-production d'un film d'animation 2D ou d'un film en prises de vues réelles, consiste à assembler les différentes séquences 3D animées, la musique, les univers sonores ; elle peut également inclure des effets spéciaux, des transitions, des titres ou des sous-titres.
Il est à noter que le processus de montage vidéo pour la production d’un film publicitaire se divise en deux phases distinctes.
Le montage Offline est la première étape du montage. Dans le cas d’un film en 3D, cela correspond à l’animatique.
À l'image d'un brouillon, il consiste à sélectionner les extraits vidéo à de déterminer leur ordre d’apparition dans le film, sans se soucier des détails et de la qualité des images. Pour économiser des ressources informatiques, le montage Offline se fait généralement à basse résolution, en 720p (1280 pixels par 720 pixels).
Le montage Online est la phase finale de post-production et de perfectionnement du brouillon pour créer le produit final.
Il comprend l’ajout de graphiques et d’effets spéciaux, le calibrage des couleurs, le traitement du son, etc. L’objectif est de peaufiner les détails et de rendre la vidéo finale aussi parfaite que possible. Le montage en ligne est réalisé à la résolution finale, généralement beaucoup plus élevée que celle du montage hors ligne, en HD (1920 pixels par 1080 pixels) ou en 4K (3840 pixels par 2160 pixels).
Pikachu, Web CM
Skills and partners for a 3D animation advertising film. Client : The Pokémon CompanyRéalisation : Ryohei Shingu
Agence : Hakuhodo
Production : Geek Pictures
3DAnimation 3D : AOKIstudio
Compositing : Flux
Couverture du magazine CG word, Japon
Desing : Oliver Defaye, AOKIstudioLogiciels 3D
Chaque programme informatique 3D a des spécificités en fonction des domaines d'utilisation et des besoins des utilisateurs.
Les logiciels utilisés pour le design industriel, l'impression 3D, les jeux vidéo ou les films d'animation ne sont pas les mêmes.
Par exemple, dans le domaine de l'automobile, des logiciels de CAO ( conception assistée par ordinateur) comme Inventor permettent de créer des modèles paramétriques, des assemblages et des dessins techniques et offre des outils spécifiques pour la conception mécanique, comme la modélisation de tôles, de pièces plastiques ou de structures soudées. Fusion 360, logiciel de CAO/FAO/IAO 3D basé sur le cloud, permet de concevoir, simuler et fabriquer des produits en un seul environnement avec des fonctionnalités comme la modélisation directe et paramétrique, la simulation par éléments finis, le rendu réaliste ou l’usinage.
AutoCAD est un logiciel de CAO 2D et 3D qui permet de créer des dessins techniques, des plans ou des schémas et offre des jeux d’outils spécialisés pour différents secteurs, comme l’architecture, le génie civil ou la mécanique.
Alias est un logiciel de conception industrielle qui permet de créer des surfaces complexes et organiques ; il offre des outils pour le design conceptuel, le design détaillé ou la visualisation. Il est utilisé pour la conception de carrosseries, d’intérieurs ou d’accessoires automobiles.
CATIA est utilisé pour la conception de produits, la modélisation 3D et la simulation informatique dans différents secteurs industriels comme l'aéronautique, la construction navale, l'automobile mais aussi l'horlogerie et l'électronique.
Le domaine de l'animation 3D nécessite également des logiciels spécifiques et AOKIstudio en utilise 4 en particulier.
3ds Max, créé en 1990, offre également de puissants outils de modélisation, de texturage, d'animation, de rendu et de visualisation. 3ds Max est particulièrement adapté à la modélisation de scènes architecturales en 3D et est utilisé par de nombreux architectes, designers et artistes 3D pour créer des scènes réalistes, des objets complexes ou des animations dynamiques.
Maya, créé en 1998, offre une gamme complète d’outils pour la modélisation, le texturage, l’éclairage, le rendu, la simulation et l’animation. Il est aussi utilisé par de nombreux studios de cinéma, de télévision et de jeux vidéo pour créer des effets spéciaux, des personnages ou des environnements 3D. Maya est particulièrement adapté à l'animation de personnages et dispose d'un éditeur de courbes d'animation très pratique.
Cinema 4D, créé en 1990, est un logiciel d'animation 3D facile à utiliser qui offre des outils intuitifs pour la modélisation, le texturage, l'éclairage, le rendu et l'animation. Il est utilisé par les graphistes, les motion designers et les animateurs 3D pour créer des visuels créatifs, des titres animés ou des effets graphiques.
Blender, créé en 1998, est gratuit et open source. Il offre des fonctionnalités complètes pour la modélisation, le texturage, l’éclairage, le rendu, la simulation et l’animation. Il est utilisé par les amateurs, les indépendants et les professionnels pour créer des projets variés, comme des courts-métrages, des jeux vidéo ou des publicités. Depuis 2019, Blender gagne en reconnaissance auprès des entreprises du domaine de l’animation 3D, comme Epic Games, Ubisoft et NVIDIA.
Les moteurs de rendu 3D sont également essentiels à la qualité d'un film en 3D. Intégrés dans les logiciels 3D ou disponibles sous forme de modules d'extension, ils permettent de simuler les effets des matériaux, des textures, de la lumière, des ombres, des reflets et des couleurs du modèle 3D et de les restituer sous forme d'image 2D. Il existe différents types de moteurs de rendu 3D en fonction de la méthode de calcul utilisée, de la qualité du résultat ou de la vitesse de calcul.
Chaque studio d'animation a ses préférences et accorde beaucoup d'importance au choix des moteurs de rendu qu'il utilise car, comme pour la gouache ou l'aquarelle, les moteurs de rendu influencent la touche finale d'un dessin 3D, comme le type de reflets, la transluminescence ou le type de flou pour les ombres.
AOKIstudio, après de nombreuses années de tests et d'utilisation de moteurs de rendu comme Vray, OctaneRender ou Arnold, utilise maintenant principalement Corona et Redshift.
Dans le domaine de la réalité virtuelle et des métavers, AOKIstudio utilise pour la visualisation d'environnements 3D en temps réel Unity et Unreal.
FALL, Metavers
Rendu en temps réel avec Unity, AOKIstudio
Aéroport conçu par Shigeru Ban, Japon
Rendu en pré-calculé avec Vray, AOKIstudio