Conception 3D

Modélisation des flux de travail de la boîte et du bord communs

Dans cet article, nous nous concentrerons sur certains des outils et processus spécifiques utilisés dans la modélisation 3D polygonale.

Dans la modélisation polygonaleL’artiste crée une représentation numérique d’un objet en 3D avec un maillage géométrique composé de faces, d’arêtes et de sommets. Les faces sont généralement quadrilatérales ou triangulaires, et constituent la surface du modèle 3D. En utilisant les techniques suivantes, un modeleur transforme méthodiquement un maillage 3D primitif (généralement un cube, un cylindre ou une sphère) en un modèle 3D complet :

Extrusion

L’extrusion est une méthode d’ajout de géométrie à une primitive polygonale et l’un des principaux outils utilisés par un modeleur pour commencer à former un maillage.

Par extrusion, un modeleur manipule le maillage 3D soit en repliant une face sur elle-même (pour créer une indentation), soit en extrudant la face vers l’extérieur le long de sa surface normale – le vecteur directionnel perpendiculaire à la face polygonale.

L’extrusion d’une face quadrilatérale crée quatre nouveaux polygones pour combler l’écart entre sa position de départ et sa position d’arrivée. L’extrusion peut être difficile à visualiser sans un exemple concret :

  • Imaginez une simple forme de pyramideavec une base quadrilatérale (à 4 arêtes). Un modélisateur pourrait transformer cette pyramide primitive en une forme de maison en sélectionnant la base de la pyramide et en l’extrudant dans le sens Y négatif. La base de la pyramide est déplacée vers le bas, et quatre nouvelles faces verticales sont créées dans l’espace entre la base et le sommet. Un exemple similaire peut être vu en modélisant les pieds d’une table ou d’une chaise.
  • Les bords peuvent également être extrudés. Lors de l’extrusion d’un bord, celui-ci est essentiellement dupliqué – le bord dupliqué peut alors être tiré ou tourné dans n’importe quelle direction par rapport à l’original, une nouvelle face polygonale étant automatiquement créée pour relier les deux. C’est le principal moyen de mise en forme de la géométrie dans le processus de modélisation du contour.
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Subdivision

La subdivision est un moyen pour les modélisateurs d’ajouter une résolution polygonale à un modèle, soit de manière uniforme, soit de manière sélective. Comme un modèle polygonal part généralement d’une primitive à faible résolution avec très peu de faces, il est presque impossible de produire un modèle fini sans un certain niveau de subdivision.

  • A subdivision uniforme divise toute la surface d’un modèle de manière égale. Les subdivisions uniformes sont généralement réalisées à une échelle linéaire, ce qui signifie que chaque face polygonale est subdivisée en quatre. La subdivision uniforme aide à éliminer les « blocages » et peut être utilisée pour lisser uniformément la surface d’un modèle.
  • Boucles de bord – La résolution peut également être ajoutée en plaçant de manière sélective des boucles de bord supplémentaires. Une boucle de bord peut être ajoutée sur n’importe quel ensemble contigu de faces polygonales, subdivisant les faces sélectionnées sans ajouter inutilement de la résolution au reste du maillage. Les boucles d’arêtes sont généralement utilisées pour ajouter de la résolution dans les régions d’un modèle qui nécessitent un niveau de détail disproportionné par rapport à la géométrie voisine (les articulations des genoux et des coudes d’un modèle de personnage en sont un bon exemple, de même que les lèvres et les yeux) Les boucles d’arêtes peuvent également être utilisées pour préparer une surface à l’extrusion ou à la subdivision uniforme. Lorsqu’une surface est uniformément subdivisée, les bords durs sont arrondis et lissés. Si une subdivision est nécessaire mais que le modélisateur souhaite conserver certains bords durs, il peut les conserver en plaçant une boucle de bord de chaque côté du bord en question. Ce même effet peut être obtenu par l’utilisation d’un biseau, dont il est question plus loin.
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Biseau ou chanfrein

Si vous avez déjà travaillé dans les domaines de l’ingénierie, du design industriel ou du travail du bois, le mot « biseau » a peut-être déjà un certain poids pour vous.

Par défaut, les bords d’un modèle 3D sont infiniment nets – une condition qui ne se produit pratiquement jamais dans le monde réel. Regardez autour de vous. Si vous regardez d’assez près, vous verrez que presque toutes les arêtes que vous rencontrerez auront une forme conique ou arrondie.

Un biseau ou chanfrein tient compte de ce phénomène et sert à réduire la dureté des bords sur un modèle 3D :

  • Par exemple, chaque arête d’un cube se trouve à une convergence de 90 degrés entre deux faces polygonales. Le biseautage de ces bords crée une face étroite de 45 degrés entre les plans convergents pour adoucir l’apparence du bord et aider le cube à interagir avec la lumière de manière plus réaliste. La longueur (ou le décalage) du biseau, ainsi que sa rondeur, peuvent être déterminées par le modeleur.

Raffinage et mise en forme

Également appelés « push and pulling vertices », la plupart des modèles nécessitent un certain niveau de raffinement manuel. Lors du raffinement d’un modèle, l’artiste déplace les différents sommets le long de l’axe x, y ou z pour affiner les contours de la surface.

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Une analogie suffisante pour le raffinement peut être vue dans l’œuvre d’un sculpteur traditionnel : Lorsqu’un sculpteur travaille, il commence par bloquer les grandes formes de la sculpture, en se concentrant sur la forme globale de son œuvre. Ensuite, il revisite chaque région de la sculpture à l’aide d’une « brosse à râteau » pour affiner la surface et découper les détails nécessaires.

Le raffinement d’un modèle 3D est très similaire. Chaque extrusion, biseau, boucle de bord ou subdivision est généralement accompagnée d’un raffinement au moins un peu plus poussé, sommet par sommet.

L’étape de raffinement peut être laborieuse et consomme probablement 90 % du temps total qu’un modeleur consacre à une pièce. Il ne faut peut-être que 30 secondes pour placer une boucle de bord ou retirer une extrusion, mais il n’est pas rare qu’un modeleur passe des heures à affiner la topologie de la surface voisine (surtout en modélisation organique, où les changements de surface sont lisses et subtils).

Le raffinement est finalement l’étape qui fait passer un modèle d’un travail en cours à un actif fini.

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