Retour sur la rencontre avec Pixar et the Foundry – 3 nov. 2010

Comme promis, voici un compte-rendu de la journée de rencontre avec Pixar et the Foundry, organisée au CNAM par 3DVF/PROGISS et Paris ACM Siggraph !

Matin : Pixar’s Renderman Studio 3 avec Dylan Sisson
 
La première partie de la journée a été consacrée à Renderman, avec une présentation de Dylan Sisson, RenderMan Technical Artist.
 
A leur arrivée, les participants ont tout d’abord récupéré leur badge…

Une surprise les attendait ensuite dans l’amphi : une Walking Teapot !

Ces théières directement inspirées de la célèbre Utah Teapot ont été lancées en 2003 par Pixar/Renderman, en multiples séries limitées et avec de nombreuses variantes. Il s’agissait ici d’une édition limitée à 1000 exemplaires du modèle « Hot Potato ».
 
Après la découverte de ce petit bonus, Dylan Sisson prend la parole et débute sa présentation.

Il commence avec un rappel historique sur les origines du rendu 3D et de Renderman. Il rappelle que la première utilisation d’images de syntèses dans un film remonte à 1976 avec FutureWorld de michael Crichton ; on peut voir dans la film une version 3D de la main de Ed Catmull, un des fondateurs de Pixar. A peine 3 ans avant, il avait publié son premier article durant ses études, dans lequel il concluait que la 3D était désormais un outil suffisamment poussé pour pouvoir améliorer le rendu visuel de films.

Sisson évoque aussi la question du temps de rendu, et note que le temps alloué pour chaque frame n’a finalement pas vraiment bougé depuis Toy Story, en 1995 : entre 5 et 10h en moyenne, avec une pointe à 15 pour certains films.

La loi de Blinn, selon laquelle malgré l’augmentation des performances matérielles et logicielles le temps de rendu moyen pas image de film restera le même; se vérifie donc.
La raison ? Tout simplement, pour Sisson, les contraintes de production : le temps global alloué pour produire les films reste semblable, et c’est ce délai qui va influer sur les temps de rendu… Et non l’inverse !
Bref, même si des tests de 2008 montraient que les frames de Toy Story pouvaient désormais se calculer en moins d’une minute, les artistes cherchent et chercheront toujours à utiliser au maximum le temps de calcul disponible, pour avoir le meilleur résultat possible.

Dylan Sisson aborde ensuite Toy Story 3, en nous expliquant les coulisses de certaines scènes, ce qui lui permettra par la suite de mieux introduire les nouveautés de Renderman.
(attention, ce qui suit contient un ou deux spoilers mineurs sur Toy Story 3)
 
Il revient sur l’importance de l’éclairage dans les films Pixar, qui joue un rôle à part entière pour faire passer l’histoire. Plutôt que de privilégier le rendu physiquement correct, les artistes en jouent et la mettent au service de l’histoire, ce qui conduit à tricher volontairement sur le rendu : rendu tirant sur le violet dans Up, taille de l’éclairage d’une fenêtre éxagéré dans Toy Story dans la scène où Woody et les autres jouets d’Andy se font face : eux sont dans la lumière, très large, de la fenêtre, tandis que Woody, en face, est dans l’ombre, isolé…

Dylan Sisson se penche ensuite sur la scène de l’incinérateur, qui contient les plans les plus complexes au niveau du rendu : 40h par frame !

La stratégie pour gérer l’éclairage a consisté à employer une stratégie de type « diviser pour régner » : sur le premier plan, on active les effets avancés, le color bleeding (un effet très subtil, mais aussi très coûteux en temps de rendu), les géométries complexes. Pour l’arrière plan, on se contente d’effets de base, avec une géométrie simplifiée.

Dans Renderman, le color bleeding avec une méthode point-based : on utilise un nuage de points sur les surfaces colorées diffuses pour faire le calcul. L’intérêt ? Un rendu aussi bon qu’en raytracing, mais avec un temps de calcul largement inférieur !
Cette méthode point-based avait en fait été développée pour Pirates des Caraïbes, avec ILM. D’autres effets comme l’IBL, le subsurface scattering, les réflexions floues, s’appuient aussi sur ce type de méthode dans Renderman.
Et justement, Renderman Studio 3 intègre ces méthodes !

Dylan Sisson nous fait d’ailleurs une petite démo en live, pour montrer ce que l’utilisateur Maya aura entre les mains. Il montre les nouveaux paramètres accessibles pour l’utilisateur, et l’outil ptviewer, qui permet de visualiser en 3d temps réel le nuage de points utilisé par Renderman pour le rendu.

 
Il va ensuite nous présenter les « scalable shaders » utilisés dans Toy Story 3 : là encore, il s’appuie sur le making-of d’une scène pour mettre en avant une autre nouveauté de Renderman.

 Dans Toy Story 3, plusieurs scènes se déroulent dans un paysage rempli de débris (décharge) ; pour les artistes, le problème est donc le même que dans Wall-E : comment créer des décors réalistes en un temps raisonnable, tout en gardant un contrôle sur la scène, pour pouvoir au besoin effectuer des modifications rapidement ?
 
L’idéal pour la production était de passer par un shader all-purpose, qui permettrait de gérer les débris de façon générale, plutôt que de demander aux artistes d’empiler les ordures : certes, on peut facilement créer des tas de débris, mais toute modification prend alors un temps fou, sans compter que le temps de rendu explose.

Le shader all-purpose, lui, s’appuie sur différentes couches ; une base de displacement pour créer le relief sert de fondations à différents layers (pour les différents types d’ordures), qui gèreront la boue, puis les petits débris, et enfin les plus gros. S’ajoutent à cela des layers particuliers, pour gérer par exemple les taches pour rendre les objets « sales ».
 
Travailler en couches permet de garder le contrôle total sur la densité en tel ou tel type d’ordures et fonctionne très bien même en zoomant (emploi de tessellation pour avoir une géométrie correcte).
 
Mieux : pour paramétrer la densité sur la couche x, on utilise une control map, autrement dit une image n&b indiquant la densité en tout point de la scène. Parfait pour les artistes, qui peuvent ainsi en quelques secondes modifier la map et donc transformer toute la scène.
 
Contrôle sur la scène, facilité d’utilisation, rendu de qualité… Oui mais, est-ce facile de créer ce fameux shader all-purpose ?
 
Dylan Sisson anticipe la question en lançant Slim, l’outil de gestion de shaders proposé par Pixar/Renderman. En quelques clics, il montre la marche à suivre, très simple puisqu’un shader all-purpose customisable à loisir est désormais intégré !

Enfin, il revient sur la scène du tapis roulant de Toy Story 3, juste avant l’incinérateur : les plaques en métal de l’incinérateur, toutes différentes et avec des effets de peinture écaillée, métal usé, rayures, rouille… ont été conçues avec un shader all-purpose adapté ! Là encore, une couche par effet et l’utilisation de control maps a permis d’obtenir des objets uniques sans avoir à passer des heures sur chaque texture. Un shader, des control maps uniques pour chaque plaque, et le tour est joué.

Sisson insiste sur le fait que le travail des artistes est grandement facilité et sur le gain de temps apporté par cette méthode.

Pour finir, il dresse un bilan des nouveautés de Renderman Studio 3.0 et Slim :
 
Pour Renderman Studio 3.0, Renderman for Maya 4.0 :
– améliorations des performances du logiciel, mais aussi threading illimité par machine et licence ;
– support des Maya Fluids ;
– support des co-shaders : il s’agit d’un shader que l’on peut ajouter à des shaders existants. Concrètement, si l’on veut ajouter une couche de poussière sur toute une scène, il devient inutile de travailler le shader de chaque objet : on utilise un co-shader qui vient se rajouter sur tous les shaders de la scène, et le tour est joué.
– Support de Tractor ; à noter, chaque licence Renderman Studio inclut une licence Tractor ;
– interface graphique de relightning : intégré à Maya, l’outil n’est par contre pas forcément interactif, car il faut recalculer certaines prépasses lors de la modification de paramètres.

Slim 9.0

– nouvelle production shader library ;
– shaders intégrés tels que le all-purpose shader, du métal brossé, du verre…  
– création de co-shaders
– PSets : un nouvel outil permettant de simplifier le processus lorsque l’on veut créer de multiples variations sur un même shader (on fait évidemment le lien avec le all-purpose shader)
 
La liste n’est évidemment pas complète, et je vous invite à aller jeter un œil sur renderman.pixar.com, qui détaille davantage (rubrique « what’s new » de chaque logiciel).

Rendez-vous page 2 pour la suite de ce compte-rendu !