L'Informatique graphique à la source de la modélisation 3D.
L'Informatique graphique à la source de la modélisation 3D.
Aujourd’hui, nous abordons le thème de l’informatique graphique et nous analysons comment elle vous permet de modéliser en 3D. Bonne lecture !
L‘informatique graphique est née il y a près de 35 ans maintenant et elle s’est depuis considérablement développée, pénétrant de nombreux domaines industriels comme l’architecture et l’urbanisme, l’audiovisuel, la CAO, la chimie, la médecine, le multimédia, la simulation, la visualisation scientifique, …
L’informatique graphique regroupe un certain nombre de méthodes et d’algorithmes qui vont être employés pour produire des images de synthèse.
On distingue des techniques de base comme des éléments de mathématiques, de théorie du signal, les courbes, les surfaces, les algorithmes et les structures de données bidimensionnels, … mais l’informatique graphique ne se cantonne pas qu’à cela, elle pose aussi les problèmes de la modélisation géométrique prospective et visuelle, de la couleur, des modèles d’éclairement et propose des solutions par l’utilisation d’algorithmes d’élimination des parties cachées, des calculs d’éclairement et de texturation.
Ce sont ces études, menées pour rendre possible l’agencement de forme sur un ordinateur, pour modéliser une image aussi proche de la réalité, qui nous amènent aujourd’hui à pouvoir façonner le réel dans un espace virtuel.
Sans cela, pas de modélisation 3D !
Comment l'utilisation de l’informatique graphique nous amène à modéliser en 3D
Le terme 3D vient des trois dimensions mathématiques : la première est celle des longueurs, la deuxième correspond aux largeurs ou aux surfaces et la troisième est la dimension des volumes. La modélisation en 3D par ordinateur permet de représenter informatiquement des objets en trois dimensions, pourtant observables sur un support en deux dimensions : l’écran.
On parle d’images numériques ou d’images de synthèse. La modélisation 3D devient alors intéressante pour représenter et visualiser des éléments qui n’existent pas ou plus, ou qu’il est difficile de représenter autrement. Par exemple, elle peut mettre en image des phénomènes physiques très complexes. Du cinéma aux utilisations industrielles, les applications de la modélisation 3D sont nombreuses !
Pour en comprendre les rouages, voici un tour rapide de certains concepts de base qui nous permettent de modéliser en 3D grâce à l’informatique graphique.
Les polygones
La modélisation 3D est polygonale, c’est-à-dire que l’objet ou l’élément est construit avec une multitude de facettes : les polygones. Les plus utilisés sont ceux à 4 côtés appelés les Quads et ceux à 3 côtés appelés les Tris. C’est avec la multiplication de tous ces polygones dans les diverses directions de l’espace que les formes de base sont créées.
La combinaison de toutes ces formes et leur déformation permet d’obtenir des objets basiques. Puis, en déplaçant des points et en ajoutant des arêtes, les objets sont de plus en plus complexes. Enfin, la multiplication et l’utilisation d’outils de lissage permettent d’avoir un rendu avec des volumes lisses et continus.
La simplification des formes
Simplifier un modèle revient à supprimer le surplus de géométrie interne : les éléments ayant servis à sa construction, mais qui ne sont pas utiles au rendu final. La simplification des formes réduit et allège le modèle 3D qui est ainsi plus facile à traiter dans toutes les applications de CAO. Un modèle détaillé peut ralentir les flux de travail et les échanges. Lors de ce processus, on passe d’une structure d’assemblage à une structure fonctionnelle.
Les « Mathematics of Shading, Texturing and Lightning»
Ce modèle mathématique illustre la façon dont les ombres réagissent avec la lumière sur l’objet. Ainsi, on appelle shader (ou nuanceur) le programme informatique qui décrit différents paramètres de l’image de synthèse :
● l’absorption et la diffusion de la lumière ;
● la texture ;
● l’ombrage ;
● les réflexions et les réfractions.
💫 Ces algorithmes puissants sont capables de donner des rendus pertinents, même avec les surfaces les plus compliquées.
Exemple, le Texturing
C’est une étape qui intervient après la modélisation propre de l’objet avec un logiciel 3D dédié. Il s’agit ici d’appliquer un matériau aux différents éléments de la modélisation (métal, bois, verre, plastique…), afin de le rendre encore plus réaliste. En effet, dans la réalité, les objets présentent des variations sur leurs surfaces (comme les rainures du bois par exemple). Des logiciels adaptés permettent ainsi de projeter une image sur le modèle tridimensionnel comme des briques sur un mur.
Jusqu’où ira l’utilisation de la modélisation 3D ?
Comment cette technologie va t-elle influencer notre quotidien ?
Avec le développement de la Réalité Virtuelle, de la Réalité Augmentée et du Métavers, elle a un avenir prometteur, aussi bien pour le divertissement que pour une utilisation professionnelle.
Ça vous a plus ?
