Le motion blur sur toute la plage de mouvement (2022)

Exploration extrême du motion blur

• Observations et pistes de réflexion sur ce qui se produit lorsqu’on applique le motion blur de manière extrême.
• Au cinéma et dans la vidéo, le motion blur est utilisé pour aider à percevoir les scènes comme plus naturelles.
• L’objectif est de réduire au minimum l’écart entre la perception du mouvement dans une scène naturelle et celle d’une scène reproduite en vidéo.

Perception du mouvement dans les scènes naturelles

• La vision humaine commence lorsque la lumière atteint la rétine et passe par le processus de phototransduction.
• La phototransduction n’est pas instantanée, et ce délai peut être modélisé comme un lissage du stimulus lumineux dans le temps.
• Exploration du lien entre le "motion smear", un flou naturel déjà présent, et les raisons d’ajouter artificiellement du motion blur à la vidéo.

Perception d’une scène à l’écran

• Analyse de l’image perçue lorsqu’on regarde une scène sur un écran à fréquence d’images limitée.
• Une vidéo sans motion blur apparaît comme une superposition d’images, tandis qu’une vidéo avec motion blur offre une perception plus proche d’une scène naturelle.

Fonction d’obturateur pour rendre l’écran plus naturel

• Application d’une fonction d’obturateur au motion blur traditionnel afin d’améliorer la continuité du mouvement.
• Au lieu de moyenner uniformément tous les instants d’une image, la fonction d’obturateur donne plus de poids au moment central de l’image pour minimiser l’écart de perception.

Torusphere et approche irrationnelle

• L’objectif est de créer une animation de motion blur infini avec un shader temps réel.
• Mise en œuvre d’un "integrated volume motion blur" en intégrant une fonction de densité dans le temps à l’aide du volume ray casting.

Sphère avec motion blur

• Simplification du problème en une coupe 2D afin de trouver la densité de motion blur d’une sphère en orbite.
• Calcul du motion blur à l’aide d’une fonction de densité qui détermine quand la sphère entre et sort d’un point donné de son orbite.

Tore avec motion blur

• Application du même processus au tore pour calculer le motion blur.
• La coupe verticale 2D d’un tore est appelée "spheric section", et elle sert à obtenir la fonction de densité.

Combiner tous les éléments

• Combinaison des éléments à l’aide d’un volume ray casting standard, avec exécution de l’animation via une interaction souris/tactile basique.
• Comme cela peut ne pas bien fonctionner sur tous les appareils, une vidéo pré-rendue et le shader sont disponibles sur Shadertoy.

L’avis de GN⁺

• Le motion blur est une technique importante pour rendre le mouvement plus naturel dans les vidéos et les animations, et cet article explore les effets visuels et l’approche technique d’une application extrême du motion blur.
• Dans les graphismes temps réel, l’implémentation du motion blur est un élément important pour les jeux et les médias interactifs, et cet article apporte des éclairages sur sa mise en œuvre via un shader temps réel.
• Des techniques comme le volume ray casting sont utilisées pour le rendu de scènes 3D complexes, et cet article les combine au motion blur pour créer de nouveaux effets visuels.
• Lors de l’adoption de cette technique, il faut prendre en compte les performances et la capacité de traitement en temps réel, et l’approche présentée ici a le potentiel de fournir un motion blur naturel, notamment pour des objets se déplaçant rapidement.
• Parmi les autres projets ou produits du secteur offrant des fonctions similaires, on peut citer les effets de motion blur proposés par des moteurs de jeu comme Unity ou Unreal Engine, déjà largement utilisés par les développeurs.

[GN⁺]

Commentaires Hacker News

• Discussion sur les compromis du motion blur

  • Lorsqu’on suit des yeux un objet en mouvement à l’écran, l’objet devrait en réalité devenir net.
  • Il faudrait soit suivre le mouvement des yeux et appliquer le flou en fonction du mouvement relatif, soit traiter l’image avec un taux de rafraîchissement infini sans motion blur.
  • Avec la technologie actuelle, aucune des deux approches n’est pratique, donc le rendu paraîtra inévitablement toujours faux.
  • Un bon réalisateur ou game designer choisit la vitesse d’obturation ou le flou de rendu en anticipant la façon dont le regard du spectateur va se déplacer.

• Cas où le motion blur paraît irréaliste

  • Dans les jeux, le motion blur peut ressembler à une approximation bon marché qui rappelle un montage de film excessif.
  • Le motion blur a du sens pour les objets rapides ou proches, mais il est souvent utilisé de manière excessive quand un personnage se retourne rapidement.
  • Quand on bouge rapidement la tête ou les yeux, on ne voit pas une image floue mais une nouvelle image, et le cerveau ignore les données intermédiaires.
  • Ajouter du motion blur lorsqu’on déplace le point de vue dans un jeu retarde l’affichage du nouveau champ de vision, ce qui est gênant et irréaliste.

• Aperçu historique du rendu du motion blur

  • Avant le célèbre article de 2005 sur la modélisation de l’efficacité de l’obturateur, tous les renderers de production VFX utilisaient un obturateur de type box.
  • Les motion blurs extrêmes visibles dans des films comme "Jurassic Park" ou "The Mask" étaient produits avec l’obturateur box de PhotoRealistic RenderMan.
  • Dès la publication de l’article, une implémentation 1:1 a été réalisée pour la première fois dans 3Delight, puis utilisée pour la première fois dans "Le Petit Monde de Charlotte".
  • Pixar a ajouté cette fonctionnalité quelques années plus tard et l’a appelée "shutter curve", une fonction aujourd’hui utilisée par de nombreux renderers offline.

• L’irréalisme de la simulation du motion blur

  • Les calculs sont effectués dans l’espace sRGB avec des valeurs de luminosité non linéaires, ce qui donne au motion blur cette sensation irréaliste.
  • Pour simuler un phénomène physique, il faut travailler avec des valeurs de luminosité linéaires, puis convertir le résultat final en sRGB.

• Évolution de la perception du motion blur sur les écrans à haute fréquence de rafraîchissement

  • Avec un écran 240 Hz, la perception du motion blur change.
  • Il devient difficile de distinguer en mouvement la différence entre les options d’obturateur traditionnelles et les options d’obturateur sinusoïdal.
  • Un écran 240 Hz est recommandé pour la fluidité du mouvement de la souris et la faible latence.

• Théorie du motion blur et fonctionnement du shader

  • Le fil contient une explication détaillée de ce qu’est le motion blur, de ce qu’il devrait être en théorie, ainsi qu’une explication du fonctionnement du shader pour une animation spécifique de "torusphere".
  • Cette partie est utile car le code peut être difficile à comprendre.

• Problème de transparence des objets construits avec du motion blur

  • Il est étrange que le tore et la sphère composés via motion blur paraissent opaques à certains moments.

• Avancée vers une simulation du système visuel humain

  • Aller au-delà de la simulation d’une caméra argentique pour simuler le système visuel humain constitue un pas de plus vers le réel.
  • Le motion blur de type obturateur peut être vu comme une vieille technologie, au même titre que les tirages en sépia, les films muets en noir et blanc à 16 FPS, ou les roues elliptiques des obturateurs mécaniques.

• Démonstration comparative motion blur activé/désactivé particulièrement marquante

  • Une démo permettant d’activer ou de désactiver le motion blur rend la différence très facile à percevoir.

• Effet visuel d’une animation avec motion blur

  • Si l’ombrage de la balle paraît étrange, c’est parce qu’il s’agit en réalité d’un "tore" en rotation.
  • La balle pourrait paraître meilleure s’il y avait un intervalle plus long entre la dernière et la première étape, mais l’effet de surprise serait alors réduit.