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image de synthèse, image produite par un ordinateur.

Une image de synthèse est, comme toute image numérique, constituée de pixels (contraction de l’anglais picture elements), unités d’information lumineuse composant la surface de l’image. La définition d’une image dépend du nombre de pixels et du nombre de couleurs que l’écran peut afficher. La plupart des écrans d’ordinateurs de bureau peuvent afficher environ 800 × 600 pixels en 256 couleurs (couleurs codées sur 8 bits) ; une image dite « de qualité photo » doit pouvoir présenter plus de 65 000 couleurs (couleurs codées sur 16 bits) ou, mieux encore, des millions de couleurs différentes (couleurs codées sur 24 bits).

Il existe deux grandes classes de logiciels permettant de créer des images de synthèse directement sur ordinateur : les « programmes de dessin », qui donnent lieu à des images 2D (à deux dimensions) ; et les logiciels 3D. Les images 3D impliquent une modélisation en trois dimensions de tous les éléments qui la composent.

Par rapport aux techniques de production d’images sur support matériel — quel qu’il soit —, les images de synthèse présentent l’avantage indéniable de pouvoir être retravaillées à volonté, sans que cela apparaisse sur l’œuvre finalisée.

Dans les programmes de dessin, l’utilisateur dispose d’instruments qui lui permettent essentiellement de tracer des lignes et d’effectuer des aplats. Les lignes peuvent être dessinées au moyen de divers dispositifs de pointage, comme une souris, un crayon optique ou un stylet ultraléger sans fil déplacé sur une tablette graphique. Selon l’instrument choisi, elles seront fines ou épaisses, ou encore d’un rendu approchant celui d’une brosse ou d’un Aérographe. Les aplats seront parfaitement homogènes et couvriront la totalité de la surface sélectionnée. Celle-ci devra donc être cernée ; à défaut, la totalité du dessin sera recouverte par la couleur choisie. Les programmes de dessin les plus perfectionnés offrent à l’utilisateur des moyens simulant les techniques du dessin et de la peinture traditionnelles. Il est possible, notamment grâce à l’interface de la tablette graphique, d’afficher une palette de couleurs à l’écran et d’en mélanger plusieurs au moyen d’un pinceau virtuel, de changer l’épaisseur du trait de crayon ou de pinceau par un simple clic sur la largeur désirée, de tracer n’importe quelle forme, comme si l’écran était une feuille de papier. Il est aussi possible de « gommer » une partie de l’œuvre, ou d’éliminer uniquement un trait qui ne convient pas. De plus, on peut introduire dans la composition des formes géométriques en spécifiant leurs cotes exactes, ainsi que leur emplacement, sans avoir à les dessiner. Néanmoins, l’usage d’un programme de dessin requiert des compétences artistiques réelles, équivalentes à celles mises en jeu lors de créations sur support papier car, même si l’image peut être reprise et corrigée indéfiniment, le résultat sera toujours en relation avec la maîtrise par l’utilisateur de la technique de dessin et de la composition des formes et des couleurs.

De nombreuses images d’arrière-plan utilisées dans les jeux sur ordinateur sont créées par des artistes se servant de programmes de dessin.

L’image d’une maison, par exemple, réalisée avec un programme de dessin, présente une vue fixe. Pour voir une autre partie de la maison, il faut réaliser un nouveau dessin.

Avec les logiciels 3D, l’approche est généralement très différente, car l’utilisateur doit, au préalable, imaginer un espace, ainsi que des volumes, des objets ou des personnages en trois dimensions. Il peut faire appel à des logiciels 2D pour accomplir certaines tâches, mais il procède généralement comme le ferait un architecte ou un constructeur. L’espace, les volumes, les objets ou les personnages sont donc définis grâce à des coordonnées précises. D’ailleurs, les architectes utilisent de plus en plus des logiciels adaptés permettant une modélisation tridimensionnelle des projets d’édifices. Les images sont ensuite calculées à partir de ces modèles afin d’offrir à l’architecte un aperçu de l’intégration de son travail dans le paysage, en tenant compte des facteurs d’éclairage (ensoleillement, éclairage électrique). En général, les logiciels utilisés par les architectes ne sont pas très complexes pour ce qui est du traitement des couleurs, des textures, des ombres, des reflets et des zones illuminées. Pour obtenir un certain degré de complexité, il est nécessaire de disposer de stations de travail extrêmement puissantes, qui soient en mesure de recalculer l’image dans tous ses détails et en temps réel quand on modifie l’angle de vue.

Il existe, d’autres logiciels 3D plus puissants et plus complets qui sont très utilisés pour la réalisation de films d’animation et d’effets spéciaux.

Bien que l’Infographie ne se soit généralisée que depuis le début des années quatre-vingt, les progrès accomplis récemment ont été très rapides. Avant 1983, la création par ordinateur d’images ou d’objets tridimensionnels était généralement réduite à des représentations d’images « fil de fer » monochromes. La composition des scènes animées les plus simples prenait des heures, voire des jours de temps de calcul. Aujourd’hui, les ordinateurs de bureau sont capables de calculer et d’animer des scènes relativement complexes presque instantanément, ce qui rend possibles les jeux et les simulations en temps réel.

En France, le Médialab, filiale de Canal +, travaille depuis plusieurs années sur la réalisation de films en images de synthèse et en temps réel. La présentatrice virtuelle Cléo est entièrement réalisée en image de synthèse. Cléo a été modélisée, d’abord en image « fil de fer », puis habillée de textures différentes (la peau, les yeux, les lèvres, les cheveux, les vêtements). Un comédien, le corps bardé de câbles reliés à des capteurs de position, effectue les gestes qui animent Cléo comme s’il s’agissait d’une marionnette ; quant aux expressions du visage (les yeux, les lèvres, les joues, le front), elles ont été modélisées au préalable, et leurs combinaisons en temps réel donnent lieu aux mimiques expressives de Cléo. De nombreuses fictions avec des « acteurs virtuels » ont déjà été réalisées par ces procédés, et des acteurs réels ont prêté leur visage et leur corps pour leur modélisation. Néanmoins, aujourd’hui encore, les capacités de calcul requises sont très importantes et les investissements en matériel considérables comparativement à la qualité du rendu. La richesse de nuances dans les expressions des acteurs réels est telle que les acteurs virtuels semblent toujours manquer de subtilité.

De nombreux artistes en France et dans le monde utilisent ces nouvelles possibilités de production d’images pour réaliser leurs œuvres. Citons les travaux de Maurice Benayoun en France (Tunnel sous l’Atlantique, Centre national d’art et de culture Georges-Pompidou, musée d’Art moderne de Montréal) et les recherches sur les images 3D conduites dans les laboratoires de l’Institut national de l’audiovisuel (INA), organisateur du festival Imagina à Monaco (l’un des plus importants rendez-vous de l’image de synthèse dans le monde, avec le Siggraph aux États-Unis). Ces diverses recherches permettent de marier de façon cohérente des images réelles avec des images virtuelles : le fameux ZKM, en Allemagne, ou encore l’atelier d’ART 3 000 et le CICV, en France.

L’Infographie permet de produire rapidement des images qu’il est souvent impossible de distinguer des images issues de prises de vues photographiques, cinématographiques ou vidéographiques. La technique la plus avancée pour un rendu correct est appelée «  lancer de rayon » (ray tracing). On imagine qu’un rayon lumineux passe tour à tour à travers chaque pixel de l’écran et de la scène à dépeindre. Lorsque le rayon atteint un objet opaque à surface mate dans la scène, il est arrêté, et l’ordinateur donne au pixel correspondant la même couleur que cette partie de l’objet. Si, en revanche, le rayon aboutit à un objet brillant, l’ordinateur note ce fait et étudie la réflexion du rayon par l’objet d’après les lois de la physique. S’il rencontre une source de lumière, le pixel reçoit la même couleur que cette source, mélangée à la couleur propre de l’objet réfléchissant. Si, en revanche, le rayon aboutit à une zone obscure, le pixel apparaît comme étant dans l’ombre. Ce processus est répété pour chaque pixel de l’écran de sorte que, s’il existe de nombreux objets brillants dans la scène, il est nécessaire de tracer le chemin de millions de rayons pour déterminer la contribution de chacun à l’image finale.