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24 novembre 2008

Dans un film, inverser le temps et l'espace

Extrait d’une compilation de films réalisés par Martin Reinhart en 2005 pour un défilé de mode parisien. Cet extrait utilise la technique TX-Transform, développée par Reinhart entre 1992 et 1998, et que je décris ci-bas.

L’artiste multidisciplinaire Martin Reinhart et le cinéaste Virgil Widrich présentaient en 1998 leur nouveau court-métrage, TX-Transform, lors du festival Ars Electronica de Linz, en Autriche. Ce film, l’histoire d’un meurtre, est en fait un prétexte pour présenter un effet cinématographique surprenant développé par Reinhart dès 1992.

En 2001, Martin Reinhart et Virgil Widrich étaient invités à Montréal pour présenter leur technique et animer une discussion, dans le cadre du Festival du nouveau cinéma et des nouveaux médias (FCMM, aujourd’hui FNC). J’étais présent lors de cette soirée à titre de journaliste pour le journal étudiant de mon cégep, Le MotDit.

La méthode utilisée par Reinhart et Widrich consiste à inverser, dans un film, les axes du temps et de l’espace. Les efforts conceptuels que demandait la compréhension d’un tel procédé parvint à fasciner l’étudiant en sciences pures que j’étais. Tellement, en fait, que j’écrivis deux articles sur le sujet, dont un, publié en mai 2002, tentait tant bien que mal de vulgariser le concept. Mon explication faisait plus de 1000 mots et manquait toujours de clarté. Six ans plus tard, je vais tenter de faire mieux…

N’hésitez pas à me faire savoir, dans les commentaires, si certains aspects de l’explication qui suit méritent d’être éclaircis. Il serait aussi intéressant de discuter des applications potentielles, autres que pour en mettre plein la vue dans des vidéoclips…

Exemple pour un film à trois plans

Considérons d’abord l’exemple d’un film composé de seulement trois plans, et montrant un cheval en mouvement (fig. 1).

Fig. 1 — Inversion en quatre étapes de l’axe du temps et de l’espace pour un film à trois plans, selon la technique TX-Transform. Les couleurs ne servent qu’à suivre chacune des bandes d’une étape à l’autre. Les photographies ont été prses par Eadweard Muybridge en 1872, pour son étude Horse in Motion. Ce montage (et les autres) a été produit par moi-même, pour les besoins de la démonstration.

Pour transformer ce film à trois plans, TX-Transform suit ces quatre étapes:

  1. On constate d’abord que le film est composé de trois images.
  2. Puisque le film est composé de trois images, divisons chacune des images en trois bandes verticales de même largeur.
  3. Réorganisons les bandes de manière à regrouper les trois bandes de gauche, les trois bandes du centre et les trois bandes de droite.
  4. Une fois assemblées dans cet ordre, ces bandes forment trois nouvelles images, celles du film «transformé».

En quoi cela consiste-t-il à inverser les axes du temps et de l’espace, vous demandez-vous? La réponse se trouve dans l’explication générale qui suit et dans mes observations, plus bas.

Explication générale

Considérons maintenant la situation générale d’un film qui dure n secondes et qui a été tourné à p images par secondes. Reprenons les mêmes étapes que précédemment.

  1. Lorsqu’un film est diffusé, une collection d’images fixes défilent une à la suite de l’autre, et nous percevons une animation. Si chaque seconde du film est composée de p images, alors chaque image doit nous être présentée pendant un intervalle de 1/p secondes. (Au cinéma, p est généralement égal à 24, mais il existe d’autres conventions). Si le film dure n secondes, il est donc composé de np images qui correspondent à différents instants dans le film. À chacune de ces images, on peut associer un temps t qui correspond à l’instant où a été capturée l’image. La première image du film sera associée au temps t1 = 1/p, la deuxième à t2 = 2/p, et ainsi de suite jusqu’à la dernière image du film, qui représente l’instant tnp = n.
  2. Supposons maintenant que l’on découpe chacune de ces np images en np bandes verticales. Nommons la position de la bande la plus à gauche x1, celle directement à sa droite x2, et ainsi de suite, jusqu’à xnp. Vous aurez compris que x est une coordonnée spatiale, qui représente l’axe horizontal des images fixes, alors que t est la coordonnée temporelle du film. L’idée de TX-Transform est d’inverser ces deux axes.
  3. Vous conviendrez qu’il existe np bandes différentes partageant la coordonnées spatiale x1, une pour chaque capture temporelle. De manière analogue, il existe np bandes différentes partageant la coordonnée temporelle t1, une pour chaque position. À ce stade, il peut aider d’identifier chaque bande de manière distincte. Considérons donc Bxt, la bande qui occupe la position x à l’instant t. TX-Transform applique à chacune de ces bandes la transformation Bxt → Btx.
  4. Finalement, il s’agit de considérer le résultat de la transformation comme un nouveau film. La figure 2 reprend notre exemple à trois plans, et permet de visualiser la simplicité de l’opération Bxt → Btx, qui résume à elle-seule le procédé.

Fig. 2 — Transformation TX-Transform d’un film à trois plans, représenté en tant que transformation Bxt → Btx

Observations et réflexions

Sur les effets visuels observés

Les films qui subissent la transformation TX-Transform répondent à de nouvelles règles, contre intuitives, puisque l’emphase n’est plus mise sur les animations ayant réellement eu lieu. Ce qui paraît s’animer, ce sont les variations entre l’objet filmé et son entourage, même si l’objet filmé est immobile. Il faut donc faire attention, pendant le tournage, aux variations dans le décor. Ces pourquoi, dans le film donné en exemple ci-haut, on a choisi un décor uniforme noir, ce qui permet de mettre l’emphase sur le personnage. «When the image is darker on the left side than the right during shooting, the transformed image will be dark at the beginning and lighter at the end. If this effect is not intended, the lighting should be as even as possible.» explique Reinhart.

Un autre effet est que les personnages semblent toujours regarder vers la gauche: «They are not facing left; they are facing « before. » tx-transformations are time-images. Left is « before, » and right is « after. » Regardless of the direction in which you move, the nose always arrives first….» explique Reinhart.

Il est possible de supprimer l’apparente animation des objets immobiles: il suffit de déplacer la caméra vers la droite, à la bonne vitesse, lors du tournage. Cette vitesse doit être égale à d/n, où d est la largeur du plan et n est la durée du film. Un «traveling» à cette vitesse permettra de distinguer tous les objets immobiles dans le film transformé. Cela créera des effets visuels intéressants pour tous les objets en mouvement. Notamment, comme en relativité restreinte, les objets se déplaçant rapidement sembleront se contracter!

Sur la continuité horizontale des images

Vous avez probablement remarqué, sur les figures 1 et 2, que notre petit film de trois images, transformé, ne donne pas des images continues. En fait, plus le nombre d’images qui compose le film est grand, plus les bandes seront minces, et plus les images finales paraîtront continues, ou «spatialement fluides». Pour accroître le nombre d’images, on peut s’y prendre de deux manières: augmenter la «résolution» du film initial en augmentant le nombre d’images par secondes capturées par la caméra; ou en allongeant simplement la durée du film. La durée du film initial influencera donc l’apparence visuelle de sa transformation.

Cela étant, la question ne se poserait pas si nos caméras parvenaient à capturer, ou du moins à convertir, un film en une animation continue, composée d’un nombre arbitrairement élevé, pour ne pas dire infini, d’images par seconde. Ces films seraient découpées en bandes de largeur infinitésimales, et peu importe leur durée, leur transformation engendreraient des images continues. Ce qui m’amène au point suivant.

Sur la représentation tridimensionnelle d’un film

Considérons un film «continu», composé d’un nombre arbitrairement grand d’images. Il suit que le film peut être représenté comme un espace continu à trois dimensions: les deux axes spatiaux, x et y, de chaque image, et un troisième axe, t, qui représente le temps (fig. 3). Les théoriciens de la visualisation cinématographique appellent de telles représenations des «volumes spatio-temporels» (STV).

Fig. 3 — L’espace tridimensionnel d’un film. Seuls le premier et le dernier plan ont été représentés.

L’inversion des axes du temps et de l’espace d’un film «continu» pourrait se faire par une simple rotation de 90 degrés de ce volume. On peut aussi voir une telle transformation comme le déplacement du point de vue du spectateur, qui cesse pour la première fois de contempler le plan xy, et se permet d’aller voir ce qui se passe sur la face ty du volume que forme l’espace filmique. Cette représentation tridimensionnelle permet donc de visualiser simultanément l’entièreté de l’information du film, sous l’angle que l’on veut.

Conclusion

La grande question, il me semble, est de savoir si le procédé peut avoir une véritable utilisation, au-delà de son attrait esthétique. Reinhart et Vidrich soutiennent que le procédé pourrait être utilisé en laboratoire pour visualiser des expériences dans lesquelles l’écoulement du temps n’a aucune importance. Cela semble peu appuyé, et paraît plutôt être une tentative de «glorifier» l’art par la science.

Qu’en pensez-vous? Je crois pour ma part que ce procédé a une utilité réelle, qui réside précisément dans la gymnastique intellectuelle nécessaire à sa compréhension. Le procédé nous demande de réfléchir à des notions communes, le temps et l’espace, d’une manière totalement nouvelle. J’attends impatiemment le jour où de tels exercices d’abstraction seront présentés aux élèves du secondaire!

15 novembre 2008

Cartographier la réalité

Si vous avez autant suivi l’élection américaine que moi, vous avez probablement remarqué que les cartes des États-Unis qui nous ont été présentées dans les médias — avec leurs états démocrates en bleu et républicains en rouge — ne représentaient pas très adéquatement la répartition du vote sur le territoire. Au contraire, elles induisent en erreur, donnant l’impression que le pays est divisé entre trois grandes régions: l’ouest et le nord-est démocrates, et le reste des États-Unis républicain.

Les cartogrammes permettent une visualisation beaucoup plus représentative de la réalité que l’on veut cartographier. Le principe est simple: tout en conservant l’apparence générale du territoire, la taille de chaque sous-unité (dans l’image ci-haut, on a utilisé les comtés électoraux), est calibrée en fonction d’un index donné, ici la population de ce territoire.

Ce cartogramme des résultats de l’élection américaine a été produit par Mark Newman, un physicien de l’University of Michigan.