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Comment créer un effet bullet time grâce au Raspberry Pi

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Popularisé par le film Matrix, le bullet time est un effet visuel qui produit l'illusion d'une caméra en mouvement au cœur d'une scène figée ou au ralenti. Sa réalisation nécessite de gros moyens techniques qui limitent son usage. Andrew Robinson, un chercheur de l'université de Manchester, au Royaume-Uni, est parvenu à recréer cet effet en se servant de 48 Raspberry Pi montés sur une plateforme circulaire. De quoi mettre une technologie digne des studios hollywoodiens à la portée des amateurs. Le professeur Robinson a répondu aux questions de Futura-Sciences.

Baptisé Frozen Pi, ce cercle comporte 48 capteurs photo reliés à des PC Raspberry Pi montés en réseau. Lorsqu’une personne se place au centre et effectue des mouvements, le système prend une série de photos en déclenchant tous les capteurs simultanément. Lorsque ces images sont lues dans un certain ordre, l’effet bullet time donne l’impression que la scène est figée tandis que la caméra continue à tourner autour du sujet. © Andrew Robinson, PiFace

Sorti en 1999, le film Matrix fut considéré comme une petite révolution dans l'univers des effets spéciaux pour le cinéma. On se souvient notamment des scènes où l'on voit Neo, le personnage interprété par Keanu Reeves, éviter une balle de revolver ou affronter son ennemi en étant comme suspendu dans les airs. Les scènes d'action étaient ralenties à l'extrême ou figées, alors que la caméra tournait autour des sujets. Cet effet très impressionnant est appelé le bullet time. Le réaliser nécessite d'aligner des dizaines d'appareils photo numériques tout autour de la scène, puis de les déclencher simultanément. Chaque image offre un angle de vue légèrement différent. Au montage, la série de clichés est assemblée selon un ordre précis, dont le déroulement donne l'illusion de tourner autour d'une scène alors que le temps s'est arrêté. Spectaculaire, le bullet time est cependant réservé à des productions à gros budget, tant sa mise en œuvre est onéreuse.

C'est cet obstacle financier qui a motivé Andrew Robinson, un chercheur honoraire de l'université de Manchester (Royaume-Uni). Il a créé son propre dispositif pour faire du bullet time pour un montant inférieur à celui d'un seul appareil photo reflex numérique professionnel. « Sur le papier, créer un effet bullet time semblait très simple, il fallait juste beaucoup d'appareils photo parfaitement synchronisés, explique Andrew Robinson. [...] Je pouvais à peine me payer un appareil photo reflex numérique, et encore moins 20. Et il en était de même pour les trépieds nécessaires pour les installer ! Je pensais que mon rêve de créer mon propre effet bullet time était inaccessible. Puis j'ai eu une idée ». Cette idée, c'est de réunir 48 Raspberry Pi montés en série sur une plateforme circulaire. Chaque miniordinateur contrôle un capteur photo, le tout étant déclenché de façon synchronisée. À l'arrivée, le système est capable de produire un effet bullet time tout à fait convaincant.

Chacun des 48 modules disposés sur le support circulaire se compose d’un PC Raspberry Pi relié à un afficheur LCD et à un capteur photo de cinq mégapixels. Le tout est branché en réseau et contrôlé par des scripts rédigés en Python. Le professeur Robinson indique que le coût total de l’installation est inférieur à 3.600 euros. Il s’agit là d’une alternative nettement moins onéreuse que la technique de bullet time employée par les grands studios de cinéma, qui nécessite l’usage de plusieurs dizaines d’appareils photo numériques professionnels. © Andrew Robinson, PiFace

Un effet bullet time moins cher qu’un appareil numérique professionnel

Andrew Robinson est aussi le créateur de PiFace, une start-up qui conçoit des modules d'extension pour le Raspberry Pi pour l'interfacer avec différents types de capteurs, afin de créer toutes sortes d'appareils de domotique, éducatifs ou robotisés. On peut citer notamment le module PiFace, avec un écran LCD miniature qui permet de contrôler le Raspberry Pi sans clavier, ni souris, ni moniteur. C'est justement la maîtrise de ces modules qui a donné au professeur Robinson l'idée de s'en servir pour créer ce qu'il appelle le Frozen Raspberry Pi. Chacun des 48 mini-PC est équipé d'un module PiFace et d'un capteur photo de cinq mégapixels. L'ensemble est installé sur un support circulaire en bois dont la circonférence atteint trois mètres. Les 48 « Pi » sont connectés via un réseau qui permet de les contrôler et de les déclencher à distance. Des scripts rédigés dans le langage de programmation Python commandent la prise de photo ainsi que leur assemblage dans l'ordre voulu. « Le coût total de cette installation avec 48 Pi, capteurs photo, modules LCD et les accessoires est inférieur à 3.000 livres sterling [environ 3.600 euros, NDLR», précise Andrew Robinson.

Pour utiliser le Frozen Pi, il suffit de se placer au centre du cercle puis d'effectuer une chorégraphie pendant que le système prend des séries de photos. On peut avoir un aperçu du résultat final dans cette vidéo de démonstration. La circonférence du support ne permet pas de réaliser des déplacements ou des gestes de grande amplitude, mais la configuration pourrait être adaptée selon les besoins. « Nous avons fait des essais avec 24 modules répartis sur un demi-cercle. Le minimum nécessaire pour que l'effet soit tangible est de 16 modules », explique le scientifique. Andrew Robinson ajoute que le système a été conçu pour être redimensionnable. « Il y a un menu sur chaque capteur photo qui permet d'ajuster sa position, de telle sorte qu'il est possible de créer un support de n'importe quelle forme. En théorie, il est possible de construire une longue ligne droite afin de réaliser des prises de vues inédites, par exemple en figeant l'action à travers plusieurs pièces dans une même scène. »

Le professeur Robinson espère que son invention pourra notamment inspirer des étudiants. « Nous avons plusieurs types d'utilisations à l'esprit, mais nous ne pouvons pas encore en parler, mis à part pour vous dire que cela mettra les effets bullet time à la portée des budgets des réalisateurs indépendants. » Le script Python développé pour commander le système Frozen Pi a été publié sur la plateforme GitHub. « Nous publierons les schémas techniques pour l'installation mécanique une fois que nous y aurons apporté quelques améliorations, afin que chacun puisse créer ses propres effets chez soi, promet Andrew Robinson. Les suggestions sont aussi les bienvenues pour nous dire ce que nous devrions filmer avec ce système. »

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