Dossier rendering 3D : Du photo-réalisme à l'hyper-réalisme

Des techniques naguère réservées à la recherche de pointe comme l'illumination globale, la fourrure ou les lumières volumiques sont maintenant disponibles dans la plupart des grands moteurs de rendu.

Les cheveux, les lumières volumiques, l'image based lighting, ou le subsurface scattering, des techniques inconnues encore il y a peu, sont devenus rapidement des must incontournables. L'augmentation continuelle des performances des processeurs a permis de banaliser l'usage en production d'algorithmes de rendering, très gourmands en calculs. L'Illumination globale est présente dans tous les grands logiciels 3D, soit en standard comme dans Lightwave ou dans Mental Ray, soit en plugin comme Lightscape dans 3DS Max. Même si le terme regroupe des techniques assez dissemblables, depuis la radiosité jusqu'à l'ambient occlusion.

Les incontournables

Mais si sur le papier, les différents moteurs de rendering proposent toutes les dernières nouveautés, en pratique, les mêmes stars dominent. Le binôme largement en tête est Renderman et Mental Ray, qui parfaitement intégré à XSI, est aussi disponible dans Maya et 3DS Max. Quant à Renderman, le ray-tracing et l'illumination globale ont enfin été intégrés dans la dernière version 11 de PRman (Photo-realistic RenderMan). Après la disparition de l'excellent moteur Entropy compatible Renderman, du fait de ses démélés judiciaires avec Pixar, de nouveaux venus s'efforcent de le remplacer, mais sans avoir encore atteint son niveau d'excellence. On pense en particulier à Aqsis, un moteur OpenSource compatible Renderman, à RenderDotC et à jrMan, écrit en Java.

D'autres moteurs de rendering tirent leur épingle du jeu comme celui de Lightwave, ou Messiah:render le module de rendering de Messiah (ex Arnold), ou encore la suite de moteurs externes de 3DS Max, comme V-Ray, finalRender de Cebas, et Brazil de la société Splutterfish. Créée par deux anciens de Blur Studio, Brazil s'est fait une solide réputation de qualité avec des shaders de Global Illumination ou de Subsurface Scattering. Quant aux solutions gratuites, les plus connues sont Radiance, Pov-Ray, et Virtualight, un moteur de global illumination, développé par le français Stéphane Marty, et distribué en freeware depuis le 1er mars dernier.

A la recherche de l'hyperréalisme

La plupart des ces innovations ont été intégrées depuis un an dans les dernières générations de cartes graphiques. Le constructeur américain nVidia s'est donné comme objectif avec son nouveau langage de programmation Cg, de savoir faire par hardware tout ce que font les logiciels de rendering les plus avancés. Dans les faits, l'écart se maintient entre ces solutions hardware temps réel et certains logiciels qui viennent de chercheurs ou d'industriels intéressés par la simulation d'éclairage physiquement exacte. Ces nouveaux outils ne travaillent pas en RVB, même en flottant, mais font tous leurs calculs sur les différentes composantes spectrales de la lumière. C'est le cas de la gamme d'outils commerciaux, Speos, Light3d et Solstis d'Optis. Ces outils, dédiés aux designers et aux bureaux d'études, sont capables de simuler avec exactitude le fonctionnement optique d'une lampe avec son filament, les réflecteurs, les lentilles, etc, puis de propager la lumière dans l'espace ou dans des fibres optiques. Des outils d'analyse sont proposés aux ingénieurs, comme sur un banc d'expérimentation. Le résultat visuel est bluffant de réalisme, mais le temps réel est loin !!

Pour en savoir plus :

Renderman / Pixar : www.pixar.com
Mental Ray / Mental Images : http://www.mentalimages.com/
Aqsis : http://www.aqsis.com/
RenderDotC / Dot C Software : http://www.dotcsw.com
jrMan : http://www.jrman.org/
Brazil / Splutterfish : www.splutterfish.com
Lightwave / Newtek : http://www.newtek.com
Messiah  : www.projectmessiah.com
V-Ray : http://www.vrayrender.com
FinalRender / Cebas GmbH : http://www.finalrender.com
Radiance / Berkeley Lab : http://radsite.lbl.gov/radiance/HOME.html
POV-Ray : http://www.povray.org/
Virtualight / Stéphane Marty : www.3dvirtualight.com
Speos / Optis : http://www.optis-world.com/

© Mai 2004 François Ploye et Pixel SA