modélisation 3D

La modélisation 3D est l'utilisation d'un logiciel afin de créer le modèle tridimensionnel virtuel d'un objet physique.

On recourt à la modélisation 3D dans de nombreux secteurs, notamment celui de la réalité virtuelle, des jeux vidéo, de l'impression 3D, du marketing, des images pour la télévision et le cinéma, de l'imagerie scientifique et médicale, de la conception et de la fabrication assistée par ordinateur (CAO/FAO).

Un logiciel de modélisation 3D génère un modèle à l'aide de différents outils et approches, notamment :

• polygones simples
• primitives 3D - des formes polygonales simples - pyramides, cubes, sphères, cylindres et cônes
• courbes splines
• NURBS (B-splines rationnelles non uniformes) - formes douces définies par des lignes incurvées qui sont relativement complexes à traiter informatiquement

Les polygones géométriques 2D sont abondamment utilisés dans les effets spéciaux au cinéma et pour l'art 3D dans les jeux vidéo. Créer des formes approximatives faites de polygones est en effet beaucoup plus efficace qu'élaborer les graphiques pixélisés nécessaires au jeu 3D en temps réel.

Un modèle d'effets spéciaux pour le cinéma ou les jeux vidéo peut n'être au départ qu'une esquisse constituée de primitives polygonales ou NURBS. Il peut également s'agir d'une représentation composée de contours proches sur de multiples vues isométriques. Pour animer le modèle, il faut ensuite porter une attention particulière aux boucles de lignes continues qui doivent être maintenues dans les polygones du modèle autour des zones de déformation (les articulations, par exemple). Un modèle qui a une belle apparence de départ peut ne plus ressembler à rien au premier mouvement, si on ne s'est concentré durant la fabrication que sur l'apparence du modèle immobile.

Une fois que le modèle est correctement fabriqué, on peut demander à un artiste de s'occuper des coordonnées du modèle pour qu'il s'ajuste avec les textures 2D. Ce processus s'appelle la cartographie UV, il s'agit en quelque sorte de réaliser un vêtement sur mesure à l'aide d'une souris d'ordinateur. On attribuera plus d'espace sur la carte UV aux éléments qui requièrent davantage de détails ; cela peut être réalisé en utilisant des textures répétées : en échiquier, par remplissage ou à l'aide d'une texture préexistante.

L'étape suivante consiste généralement à créer la texture du modèle, appliquée manuellement ou à l'aide d'images 2D d'origine photographique, généralement des TGA (Targa bitmap). On définit :

• la couleur grâce à une palette
• la réflectivité et la couleur reflétée avec une carte spéculaire
• la texture de surface, obtenue en jouant avec une carte normale ou en relief, ou bien avec une carte de déformation pour obtenir les détails géométriques complémentaires.

Pour les modèles animés, il faudra davantage de structure, comme s'il s'agissait de créer un squelette virtuel avec os et articulations, et les commandes pour le contrôler. Le degré d'influence de la texture des articulations sur la texture de surface quand elle se déforme est défini par le skinning. Lors de cette phase, on détermine le poids de l'influence des articulations sur les textures directement sur les polygones modélisés. Un polygone peint avec plus d'insistance agira plus fortement sur le mouvement de l'ensemble d'articulations sélectionné. Ceci terminé, le modèle peut être confié à l'animateur.

Il existe des méthodes plus coûteuses et plus informatisées pour fabriquer des modèles, par exemple en associant des NURBS associées à des nuanciers complexes qui interagissent avec une luminosité reposant sur les particules. Ils permettent de rendre des graphiques quand le temps réel n'est pas nécessaire.