Les capteurs de mouvement : du numérique au cinéma

Introduction

Les capteurs de mouvements ou motion capture en anglais, permettent d’enregistrer des mouvements et de les restituer en temps réel sur un ordinateur. On les utilise essentiellement dans les jeux vidéo pour les jeux d’action et de guerre où l’on veut des mouvements rapides et fluides. Nous nous sommes intéressées à l’utilisation de ceux-ci dans le cinéma.

  1. Présentation

La première idée de retranscrire les mouvements par des images vient d’Etienne Jules Marey en 1882. Il invente le fusil photographique qui permet de prendre 12 images très rapidement et retranscrire le mouvement sur une image. Dans les années 80, c’est l’armée qui s’empare des capteurs pour l’aviation, puis le médical. Depuis les années 90, les capteurs sont arrivés dans les films de synthèse et les effets spéciaux au cinéma, mais aussi dans les performances artistes comme la danse ou le théâtre.

Il existe 4 types de capteurs :

  • Mécanique
  • Magnétique
  • Optique
  • Gyroscopique

Capteurs mécaniques :

capteur méca

1ère technique mise en place pour enregistrer les mouvements. Ces capteurs nécessitent l’utilisation d’exosquelette.

Avantages Inconvénients
Grande précision pour les rotations des articulations Mouvements limités à cause de l’exosquelette
Capture rapide Nécessite une connexion filaire
Insensible aux facteurs extérieurs – > pas de données perturbées Adaptation de l’exosquelette à chaque utilisation, objet, personne
  Pas d’intéractions possibles entre les personnes et/ou objets
  Déplacements peu précis

Capteurs magnétiques :

Cateur magne

Création d’un champ électromagnétique autour des personnages équipés de capteurs. Ces capteurs sont en réalité des bobines de fils qui interfèrent dans le champ ce qui permet de situé leur position dans le champ.

Avantages Inconvénients
Pas de fils à relier à l’ordinateur Beaucoup d’interférences dans le champ électromagnétique (bout de métal dans les bijoux, élastique à cheveux, plombage…)
Capteurs, donc s’adapte très facilement à tous les personnages La portée des capteurs est très courte donc la surface de mouvement est limitée
  Les mouvements doivent être lents pour être retranscrits
  Les cascades sont impossibles car les capteurs sont trop fragiles

Capteurs Optiques :

Optique

C’est le type de capteur le plus répandu. Il existe deux systèmes de capture :

  • Utilisation de caméra infrarouge et marqueurs : les caméras émettent des rayons infrarouges qui sont réfléchis par les marqueurs, ce qui permet de situer ceux-ci.
  • Utilisation de cellules photosensibles et capteurs : les capteurs émettent des rayons qui sont récupérés par les cellules photosensibles.

PHotosensible

Les deux systèmes de captures ont les mêmes avantages et inconvénients :

Avantages Inconvénients
Méthode très précise Technique la plus cher
Possibilité de faire des mouvements rapides Nécessite beaucoup de matériel (caméra, capteurs, marqueurs, cellules)
Capteurs qui fournissent le meilleur rendu au traitement des données
Possibilité de faire des cascades
Technique sans fils
Technique la moins contraignante pour les acteurs

Capteurs Gyroscopiques et Inertiels :

gyroscopique

Ce sont des capteurs qui récupèrent l’angle et la position, puis ces données sont transmissent à l’aide d’un émetteur à l’ordinateur.

Avantages Inconvénients
Pas d’interférences Moins précis que la technique avec les capteurs optiques
Pas besoin de caméra La portée des capteurs est très courte donc la surface de mouvement est limitée

Performance Capture :

perofrmance

On utilise plusieurs types de capteurs pour enregistrer simultanément les mouvements et les expressions du visage.

.

  1. Avantages du film classique (+inconvénients capteurs)

On parle de films « classiques » lorsque les effets spéciaux ne sont pas réalisés par une technologie numérique qui passerait par des capteurs de mouvement.

 

Le premier avantage du film dit classique est son coût beaucoup moins élevé. Il ne nécessite pas, en effet, toute la technologie numérique qui comprend le matériel (caméras, capteurs, ordinateurs, logiciels de traitements des images et animation 3D, combinaisons spéciales…). Si on prend l’exemple d’une créature fantastique, il est possible de passer par une autre technique que les capteurs (et qui est moins cher) : le maquillage. La réalisation de masques, en silicone ou en mousse par exemple, et de costumes est possible et peut être aussi réaliste que l’animation, voire même plus réaliste puisque le personnage est directement filmé. L’émission américaine Face Off nous apprend plus sur ces techniques : à l’image de Top Chef, une quinzaine de candidats s’affrontent dans une compétition en créant des maquillages spéciaux qui pourraient être utilisés dans des films et sont jugés par des grands noms cinématographiques. On peut voir que la réalisation d’un personnage complet prend une vingtaine d’heure de travail et est ensuite prêt à l’emploi. Il offre l’avantage aux acteurs de mieux visualiser la scène qu’ils sont en train de jouer mais présente l’inconvénient de s’user. Cependant, ils sont très souvent utilisés, encore aujourd’hui et donnent de très bons résultats comme nous pouvons le voir dans « La Planète des Singes » ou encore « Hellboy ».

face off4
Ainsi l’utilisation de la motion capture n’est absolument pas indispensable pour la création de créatures fantastiques ou imaginaires. Il faut cependant noter que le maquillage est une technique qui s’use et qu’il est difficile de faire plusieurs fois un masque identique.

A contrario, la motion capture demande plus de préparation et de moyen. Elle nécessite de bien préparer la séance (optimisation du coût) : il faut préparer la liste des mouvements, la connaître et la maîtriser parfaitement (chaque mouvement préalablement défini permet de placer les caméras de sorte que les capteurs/marqueurs soient tous détectés : facilite l’animation). Cela nécessite aussi de préparer à l’avance les programmes et de répertorier les fichiers par mouvements.

Les acteurs doivent avoir de l’expérience, le jeu passe essentiellement par le langage corporel, ce qui est très difficile. Ils doivent aussi se représenter la scène en étant sur un plateau vide, les animations ne sont rajoutées que par la suite. On peut citer Andy Serkys qui joue Gollum dans « le Seigneur des Anneaux », dont la performance a longuement été saluée, ou encore sur le tournage de Pirates Des Caraïbes où Davy Jones étrangle un homme avec ses tentacules, les mouvements du visage sont récupérés par motion capture et les tentacules incrustées ensuite. L’action semble difficile pour eux à 1ère vue puisqu’ils doivent jouer une scène entièrement dans le « vide », mais le rendu est très bon.

Davy

De plus, le matériel n’est pas toujours agréable à porter, les marqueurs disposés sur le visage peuvent tomber (bien qu’aujourd’hui, les points sont directement peints sur l’acteur), il peut être lourd et entrave les mouvements des acteurs, ce qui donne un jeu moins authentique.

La recherche est axée pour améliorer les systèmes de tenues légères, maniables et dont le rendu est très bon.

  • Avantages film avec capteurs

L’un des premiers avantages des films utilisant la motion capture est sa rapidité. Cette technique est effectivement plus rapide que l’animation 3D totale, grâce aux ordinateurs et aux logiciels qui sont capables de modéliser l’animation en temps réel. Aussi, une journée de tournage correspond globalement à une journée pour l’animation jusqu’au rendu final. Comme tous les mouvements sont déjà enregistrés, il ne reste qu’aux animateurs à ajouter le squelette externe et toutes les textures (peau, vêtements, cheveux, et tous les détails).

Différentes étapes pour gogollum

La rapidité se retrouve aussi en post production puisque le montage et la mise en scène se font en même temps. Le réalisateur tourne les scènes avec les acteurs puis il peut faire tout ce qu’il veut des images. Comme les caméras sont placées tout autour du plateau, il dispose de tous les angles de vue qu’il souhaite.

Cette technique offre aussi une possibilité infinie de décors et de personnages. L’imagination du réalisateur n’est jamais contrainte, surtout s’il possède de très bons modeleurs/animateurs. Citons l’exemple d’Avatar, le monde a entièrement été créé de toute pièce en étant filmé sur des fonds verts et bleus. De la plus petite plante, aux appareils de vol en passant par les créatures vivantes, tout a été réalisé en animation, en utilisant la motion capture, et tout sort de l’imagination de son réalisateur James Cameron. On peut aussi citer Davy Jones, dans Pirates des Caraïbes ou encore Gollum, qui ont été modélisés et animés à 100%

Polar_Express

De plus, les décors s’adaptent entièrement autour des animations créées, et un acteur n’est pas cantonné à un unique rôle, ou le nombre d’acteur est réduit. Par exemple, dans le Pôle Express, Tom Hanks a joué 4 rôles différents dont celui d’un enfant de 10ans (ce qui paraît improbable étant donné qu’il n’a pas la carrure d’un enfant).

Conclusion :

Aujourd’hui, la plupart des films utilisant la technologie des capteurs de mouvements, sont des films « hybrides » qui combinent des effets spéciaux et des scènes tournées de façon classique. « Pirates des Caraïbes » en est un bon exemple : les créatures maritimes au service de Davy Jones sont obtenues par capture de mouvement alors que les autres personnages (humains) sont filmés normalement.

La recherche pour améliorer les techniques déjà existantes, continue et est en bonne voie. Cela dit, on peut craindre l’apparition de film totalement réalisé en motion capture et la disparition des métiers d’acteurs, de cadreurs, de scénaristes, maquilleurs, décorateurs et tous les métiers du cinéma qui ne sont pas concernés par cette technique.

Aurélie Carmona et Pauline Mandon

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