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Le Dernier maître de l'air

 
 

Industrial Light & Magic (ILM) est une entreprise fondée par Lucasfilm Ltd. qui offre des services de création numérique à l’industrie du divertissement. Depuis 1975, ILM a livré des projets extraordinaires en matière de postproduction visuelle. De nombreux longs-métrages, publicités, bandes-annonces, vidéos musicales ou créations événementielles ont été créés grâce à l’expertise inégalée d’ILM en matière de modélisation graphique, de matte painting, d’imagerie numérique, d’animation numérique et de nombreux autres procédés liés à la production d’effets visuels. Des outils révolutionnaires de création numérique ont été créés par ILM, partagés avec les acteurs industriels majeurs et adoptés par d’autres entreprises et constructeurs. ILM collabore régulièrement avec des réalisateurs et des artistes de renom, et l’entreprise a été honorée par quinze Oscars des Meilleurs effets visuels et vingt-trois récompenses scientifiques et techniques décernées par l'Academy of Motion Picture Arts and Sciences (AMPAS).

DÉFI
Le Dernier maître de l'air
Consultez la bande-annonce officielle.

L’un des projets les plus récents d’ILM a consisté à créer 485 effets visuels pour le film « Le Dernier maître de l'air » de Paramount Pictures, réalisé par M. Night Shyamalan et sorti en juillet 2010. Ce film intègre d'impressionnantes séquences dans lesquelles les protagonistes du film tentent de maîtriser les quatre éléments (le feu, l’air, l’eau et la terre) et de s’en servir comme de redoutables armes. Des boules de feu géantes, des pans entiers de roche, des trombes d'eau ou de puissants souffles d'air : voilà quelques-unes des simulations numériques créées par ILM.

Les simulations de feu et de fluides, comme par exemple l’eau, ont toujours été difficiles à créer. Elles requièrent une solide expertise technique en matière d’effets numériques, ainsi qu’un superviseur formé aux techniques algorithmiques de mécanique des fluides numérique. Par ailleurs, les outils de rendu traditionnels basés sur les CPU rendent le processus de création des effets visuels incroyablement chronophage, ce qui limite les possibilités créatives dans un environnement de production très exigeant.

Les responsables des effets visuels d’ILM voulaient bénéficier d’une grande flexibilité dans le cadre de la création des effets visuels du « Dernier maître de l'air », mais également d’une grande rapidité d’exécution, afin de pouvoir proposer un plus grand nombre de modèles au réalisateur tout en respectant le planning.

Solution
Le Dernier maître de l'air
Image fournie avec l’aimable autorisation de Paramount Pictures Corporation

Afin de créer plus rapidement les séquences requises pour « Le Dernier maître de l'air », ILM a créé un outil propriétaire appelé Plume. Plume est à la fois un système de simulation des fluides et un outil de rendu accéléré par les GPU NVIDIA et boosté par l’architecture de calcul parallèle CUDA™. Avec Plume, ILM a réussi à accélérer radicalement ses procédures de travail en exécutant ses simulations via une machine à 12 GPU boostée par les solutions graphiques professionnelles NVIDIA Quadro FX 5800.

Le logiciel Plume, optimisé par l’architecture CUDA, a permis d’obtenir un rendu graphique plus rapide grâce aux GPU NVIDIA Quadro. Alors que Plume a été initialement conçu uniquement pour les simulations de fluides, ce logiciel s’est également avéré d’une grande flexibilité pour la création de nombreux autres effets générés par ordinateur : déformation de l’air, brume, fumée et variations nuageuses. L’un des plans les plus difficiles à réaliser du « Dernier maître de l'air » nous présente le héros du film, Aang (interprété par Noah Ringer), aux prises à un gigantesque incendie qu’il tente de repousser en lui opposant de gros souffles de vent. Cette séquence met à l’honneur deux simulations créées via Plume interagissant ensemble.

Plutôt que d’opter pour OpenGL et pour une plus grande facilité de mise en œuvre, ILM a développé son propre outil physique en utilisant les fonctions accélérées par le GPU de l’architecture CUDA. « Il est extrêmement simple de coder en utilisant CUDA. Le développement de Plume nous a exigés de construire une machine virtuelle pouvant exécuter des expressions personnalisées. C'est loin d’être une tâche triviale. Par conséquent, écrire ce code via CUDA nous a permis de travailler rapidement et efficacement en utilisant un nombre réduit de lignes de code par rapport à OpenGL, » explique Olivier Maury, ingénieur en recherche et développement chez ILM.

Le kit d’outils d’ILM pour « Le Dernier maître de l'air » incluait les éléments suivants : les solutions de rendu mental ray (mental images) et Renderman (Pixar), le logiciel d’animation Maya (Autodesk), le logiciel de composition Nuke (The Foundry), et les outils propriétaires Zeno and Saber de création d’effets spéciaux.

Impact
Le Dernier maître de l'air
Image fournie avec l’aimable autorisation de Paramount Pictures Corporation

Le studio ILM n’a pas uniquement réussi à atteindre ses objectifs de création graphique plus rapidement et plus facilement pour « Le Dernier maître de l'air », il a également découvert de nouvelles opportunités pour exploiter la puissance de NVIDIA CUDA et des GPU Quadro dans le cadre de ses procédures de travail.

« Grâce à l’accélération de Plume par les GPU NVIDIA, nous avons gagné un nouveau niveau d’interactivité grâce à une nouvelle plateforme privilégiant la sensibilité et le style de chaque artiste au détriment de ses simples connaissances techniques. Pour réaliser nos simulations de rendu, nos infographistes n’ont plus besoin de connaître les algorithmes ou les spécifications techniques intrinsèques de nos outils, » explique Craig Hammack, superviseur associé des effets visuels pour ILM.

« Comme pour tous les autres processus du domaine des effets visuels haut de gamme, » rajoute Maury. « Il est crucial que les artistes puissent obtenir un aperçu un temps réel de leurs modèles, et c’est également très important pour communiquer efficacement avec le réalisateur de chaque long-métrage. En travaillant via un framework basé sur les GPU NVIDIA, nous avons pu livrer jusqu'à huit itérations par jour de simulations d’éléments ultra complexes. C’est très significatif et cela représente un gain de vitesse de 10 à 15 fois plus important par rapport aux simulations basées sur des configurations CPU, qui exigeaient parfois jusqu’à 24 heures pour livrer une seule itération. »

Hammack en profite pour ajouter : « La production d’effets de feu réalistes est l’une des opérations les plus difficiles en termes d’effets visuels. À mon sens, recourir à un outil boosté par la puissance des GPU a été l’une de nos avancées techniques les plus importantes pour « Le Dernier maître de l'air ». Au départ, nous avions une certaine appréhension à l’idée de créer de tels volumes de rendus photoréalistes. Plume nous a grandement aidés pour remplir cet objectif, car nous avons pu livrer nos itérations beaucoup plus rapidement et privilégier la créativité à la technique pure et dure. »

« L’utilisation de CUDA et des GPU NVIDIA a complètement changé notre approche des défis visuels les plus complexes. Grâce à CUDA, nous pouvons anticiper le moindre problème de développement et gagner du temps avec la puissance des GPU, » conclut Maury.

ILM envisage d’utiliser prochainement de nouveaux outils basés sur CUDA et de recourir à de nouvelles approches pour intégrer à son workflow des capacités de rendu boostées par les GPU Quadro.



 
 
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