Moteur rendu 3D
5 mars 2021

Quel est le meilleur moteur de rendu 3D ?

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C’est la dernière ligne droite du processus d’animation 3D et certainement l’une des plus significatives du fait de son évidente visibilité. Un mauvais rendu 3D se verra immédiatement. D’où l’importance de bien choisir non seulement ses textures et de les ajuster, mais aussi du moteur de rendu le mieux adapté.

Elle intervient en dernier et s’avère essentielle sur bien des points. Film d’animation, effets spéciaux, visualisation architecturale, rien ne lui échappe. Le rendu 3D est un incontournable, mettant en évidence le savoir-faire technique des différentes équipes et studios. Intégré pour certain dans les logiciels professionnels, il existe cependant une multitude de moteurs de rendu spécialisés sur le marché, chacun essayant de tirer son épingle du jeu dans un marché particulièrement féroce. Face à une telle profusion, il devient difficile de s’y retrouver, chacun présentant ses avantages et ses inconvénients.

Un peu de techniques

Avant d’aller plus loin, il convient de faire un petit détour par les méthodes de rendu. Deux méthodes existent actuellement, chacune avec ses applications spécifiques :

  • La rastérisation (ou matricialisation) : c’est le procédé le plus répandu pour la 3D temps réel tel que les jeux vidéo. Cette technologie offre le compromis idéal en termes de performance et temps réel avec une qualité acceptable. Cependant, son point faible réside dans les éclairages complexes qu’elle gère mal. Des techniques comme le « baking » ont été développés pour combler cette déficience permettant de figer la lumière dans les textures pour limiter les temps de calculs du moteur de rendu.
  • Le raytracing : ce sont les moteurs de rendu que nous allons vous présenter plus bas. Pourquoi ? Car cette méthode par « reconstitution du trajet des rayons » offre les meilleurs aspects visuels aujourd’hui. Technologie éprouvée, elle permet des rendus photoréalistes tout en essayant de simuler au mieux la physique réelle. Cependant, ses temps de calcul sont longs et nécessitent des machines puissantes voire l’utilisation de fermes de rendu.

À noter qu’une autre technologie de pointe tend à percer ces dernières années, celle de la radiosité. Allant au-delà du raytracing, elle calcule la dispersion et la diffusion de la lumière.

Les moteurs de rendu intègrent, pour certains, d’autres processus :

  • Le physically-based Rendering, ou « rendu physique réaliste » : cette méthode d’ombrage permet de reproduire les propriétés physiques propres aux matériaux dans le monde réel, telles que la réflexion spéculaire ou la réfraction ;
  • Le rendu non biaisé : ces moteurs de rendering essayent de calculer au plus juste des images physiquement exactes. Ils retracent mathématiquement le parcours d’un rayon lumineux sans prendre de raccourci. Particulièrement longue, elle est plus utilisée dans la visualisation architecturale et le rendu de graphismes 3D plutôt que dans les films d’animation ayant des contraintes de temps.
  • Le rendu biaisé : comme son nom l’indique, cette technique permet de légèrement tricher dans le calcul de la trajectoire des rayons lumineux. Cela permet à ces moteurs d’accélérer leur temps de rendu en réduisant les calculs par le biais d’algorithmes d’interpolation entre les images ou en utilisant le flou. Nécessitant une bonne configuration de leurs paramètres, ils sont efficaces dans les projets importants d’animation ou encore la création d’effets spéciaux du fait du gain de temps et donc d’argent qu’ils procurent.
V-Ray - Crédit: Warner Bros
V-Ray en action sous 3DS Max (crédits photo: Warner Bros)

V-Ray, le meilleur moteur de rendu du marché ?

Alliant vitesse et qualité optimales, V-Ray représente à la fois le moteur de rendu biaisé le plus connu du marché et celui qui possède d’excellente performante. Ajoutez à cela son rapport qualité / prix plus que correct (à partir de 55 €/an – 629 €/an pour V-Ray Collection) et son fonctionnement sur l’ensemble des systèmes d’exploitation, et vous avez la recette de son succès ! Entièrement paramétrable, il fonctionne tant sur CPU que sur GPU en exploitant la méthode « brute-force » et les calculs de traçage de trajectoire. Largement intégré dans les logiciels professionnels 3D du marché, ce moteur convient tant aux débutants qu’aux professionnels chevronnés.

https://www.chaosgroup.com/

Corona
Corona offre des rendus photoréalistes (crédits photo : Philip Moreton - Corona-renderer)

Corona, l’alternative à V-Ray

Moteur de rendering s’apparentant sur bien des points à V-Ray, il associe technologie non biaisée et facilité d’utilisation en faisant un challenger de choix ! Son ergonomie minimaliste permet une prise en main directe et bien qu’il utilise le CPU, Corona (environ 25 €/mois) offre des capacités de rendu relativement rapides. Souple, il dispose de fonctions qui permettent de désactiver certaines options telles que le rendu des effets caustiques ou encore la possibilité de créer des matériaux qui se plient à la vision artistique des professionnels plus qu’à la réalité physique. Par exemple, sur un matériau bleu créé, la réflexion ou la réfraction pourront apparaître dans une autre couleur.

https://corona-renderer.com/

Redshift
Une démonstration de la puissance de Redshift lors du Humster challenge (crédits photo : DR & Redshift)

Redshift, pour les plans complexes

Récemment arrivé sur le devant de la scène, Redshift (à partir de 500 $ par licence à vie) a été popularisé par des projets tels que le jeu vidéo Overwatch ou encore le film Lego. Ce moteur de rendu GPU biaisé utilise des matériaux au rendu physique réalistes, compatibles avec les flux de travail d’Allegorithmic Substance et d’Unreal Engine. Son point fort ? Un système d’éclairage à toute épreuve à la fois souple et réaliste ainsi que des options volumétriques basées sur un rendu OpenVDB offrant des effets spectaculaires.

https://www.redshift3d.com/

Octane Render
Octane Render surprend par ses performances (crédits photo : DR / Octane Render)

Octane Render, un rendu non biaisé et de la rapidité

Exploitant uniquement la puissance de calcul des processeurs graphiques Nvidia, Octane Render (à partir de 699 €/an) s’avère un moteur de rendering non biaisé offrant des rendus photoréalistes avec une célérité défiant toute concurrence. Une gageure ! Selon l’éditeur, ses performances de rendu sont de l’ordre de 10 à 50 fois plus vite que ses concurrents. Le résultat final s’affiche directement et en temps réel dans une fenêtre de visualisation. Le moteur offre la possibilité d’adresser certains phénomènes complexes comme la dispersion sub-superficielle (ou transluminescence), la eprofondeur de champ ou encore le flou de mouvement. Octane dispose d’un éditeur nodal de matériaux et prend en charge nativement les langages Open Shader Language (OpenSL) et OpenVDB.

https://home.otoy.com/render/octane-render/

Arnold
Le moteur de rendu Arnold en plein travail. (crédits photo : DR / Arnold)

Arnold, le chouchou des effets spéciaux

Développé pour les besoins du studio VFX Sony Pictures Imageworks, ce moteur de rendu CPU permet de produire rapidement des rendus en temps réel. L’ensemble des modifications des paramètres sont instantanément prise en compte et propose un luxe de fonctionnalités le rendant particulièrement versatile. Une caractéristique qui en fait le moteur de rendu préféré des professionnels des effets spéciaux, prenant en charge les effets volumétriques tout en intégrant un éditeur de matériaux reposant sur des nodes. Il est disponible à partir de 350 £/an.

https://www.arnoldrenderer.com/arnold/

RenderMan
On ne présente plus RenderMan, le moteur 3D made in Pixar, utilisé notamment dans le long métrage de Disney, Coco. (crédits : tous droits réservés - Pixar).

RenderMan, pour les studios

On ne peut parler de moteur de rendu sans évoquer celui made in Pixar, RenderMan (à partir de 595 $/ licence). Ce logiciel de rendu maison intégrant les nombreuses techniques développées par le studio d’animation se veut un poids lourd du secteur. S’adressant plus aux studios qu’aux indépendants, il dispose d’une multitude de fonctionnalités telles qu’un outil d’estimation non biaisé pour la dispersion sub-superficielle par path tracing ainsi que des commandes interactives pour les diverses couches dans la perspective d’obtenir des aspects réalistes résolument accrocheurs. Illumination globale à effet multirebonds par ray tracing, flou de volume de déformation, rien ne lui échappe, même les rendus complexes des cheveux, fourrures et autres poils avec des techniques dédiées d’ombrage.

https://renderman.pixar.com/

FluidRay
Plus orienté rendu d'architecture, FluidRay offre des rendus soignés photoréalistes. (crédits photo : DR / FluidRay)

FluidRay, pour les designers ?

S’adressant aux projets d’architecture et de design, FluidRay (environ 15 $/mois) permet des rendus physiques réalistes. Ces algorithmes non biaisés en temps réel prennent en charge une multitude de configurations d’éclairage. Disponible en version standalone ou sous la forme d’extensions rattachées à un logiciel de modélisation 3D, il dispose d’une ergonomie remarquable tout en offrant une large palette de matériaux. Intégrant le langage OSL (Open Shading Language), il permet aux utilisateurs de créer leur propre matière.

https://www.fluidray.com/

Lumion
Lumion est particulièrement adapté pour le rendu architectural et le design. (crédits photo : DR / Lumion)

Lumion, le rendu architectural

Conçu pour les logiciels de CAO, Lumion (environ 3000 € HT/ licence perpétuelle et multiposte) s’intègre facilement aux différents programmes du marché tout en présentant une interface à la fois riche et facile à prendre en main. Comptant de vastes bibliothèques de cieux, d’eau, d’herbe, de matériaux, de plantes, de personnages, d’arbres et d’autres éléments, il assure une gestion sans faille de ces différents éléments même par milliers !

https://lumion3d.fr/

D’autres solutions de rendu existent telles que Clarisse, KeyShot, Maxwell Render, Iray… avec des performances tout aussi bonne. Pour beaucoup de ces moteurs de rendu, des versions d’essai existent permettant de les tester avant de passer à l’achat. Il n’existe pas de solution tout-en-un, chacun ayant ses préférences selon les besoins relatifs aux projets.

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