Conception 3D

Sept techniques communes de modélisation 3D pour le cinéma et les jeux

Sur ce site, nous avons eu l’occasion de couvrir à la fois la surface et le rendu en profondeur relative, et nous avons récemment discuté de l’anatomie d’un modèle 3D. Mais malheureusement, nous avons jusqu’à présent négligé de fournir des informations détaillées sur le processus de modélisation 3D.

Afin de mettre les choses au point, nous avons travaillé dur à la préparation d’une poignée d’articles qui traitent à la fois des aspects artistiques et techniques de la modélisation 3D. Bien que nous ayons fourni une introduction générale à la modélisation dans notre discussion sur le pipeline de l’infographie, elle était loin d’être complète. La modélisation est un sujet très vaste, et un petit paragraphe peut à peine effleurer la surface et rendre justice au sujet.

Nous vous fournirons des informations sur certaines des techniques et considérations communes qui doivent être prises en compte par les modélisateurs travaillant sur vos films et jeux préférés.

Dans la suite de cet article, nous commencerons par présenter sept techniques courantes utilisées pour créer des actifs 3D pour l’industrie de l’infographie :

Modélisation des boîtes/subdivisions

La modélisation de boîtes est une technique de modélisation polygonale dans laquelle l’artiste commence par une primitive géométrique (cube, sphère, cylindre, etc.) et en affine ensuite la forme jusqu’à obtenir l’apparence souhaitée. Les modélisateurs de boîtes travaillent souvent par étapes, en commençant par un maillage à faible résolution, en affinant la forme, puis en subdivisant le maillage pour lisser les bords durs et ajouter des détails. Le processus de subdivision et d’affinage est répété jusqu’à ce que le maillage contienne suffisamment de détails polygonaux pour transmettre correctement le concept voulu.la modélisation par boîtes est probablement la forme la plus courante de modélisation polygonale et est souvent utilisée en conjonction avec des techniques de modélisation des bords (dont nous parlerons dans un instant).

Modélisation des bords/contours

La modélisation des bords est une autre technique polygonale, bien que fondamentalement différente de son homologue de la modélisation des boîtes. Dans la modélisation des bords, plutôt que de commencer par une forme primitive et de l’affiner, le modèle est essentiellement construit pièce par pièce en plaçant des boucles de faces polygonales le long de contours proéminents et en remplissant les espaces entre eux. Cela peut sembler inutilement compliqué, mais certaines mailles sont difficiles à compléter par la seule modélisation en boîte, le visage humain en étant un bon exemple. Pour modéliser correctement un visage, il faut une gestion très stricte de l’écoulement des bords et de la topologie, et la précision offerte par la modélisation des contours peut être inestimable. Plutôt que d’essayer de modeler une orbite bien définie à partir d’un solide cube polygonal (ce qui est déroutant et contre-intuitif), il est beaucoup plus facile de construire un contour de l’œil et de modéliser le reste à partir de là. Une fois que les principaux repères (yeux, lèvres, front, nez, mâchoire) sont modélisés, le reste a tendance à se mettre en place presque automatiquement.

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NURBS/Modélisation de la ligne

La NURBS est une technique de modélisation utilisée principalement pour la modélisation automobile et industrielle. Contrairement à la géométrie polygonale, un maillage NURBS n’a pas de faces, d’arêtes ou de sommets. Les modèles NURBS sont composés de surfaces interprétées de manière lisse, créées par « lofting » d’un maillage entre deux ou plusieurs courbes de Bézier (également appelées splines). Les courbes NURBS sont créées avec un outil qui fonctionne de manière très similaire à l’outil stylo de MS Paint ou d’Adobe Illustrator. La courbe est dessinée dans l’espace 3D et éditée en déplaçant une série de poignées appelées CV (control vertices). Pour modéliser une surface NURBS, l’artiste place des courbes le long de contours bien visibles, et le logiciel interpole automatiquement l’espace entre les deux. Il s’agit d’une technique de modélisation courante (et très rapide) pour les objets qui sont radiaux dans la nature – verres à vin, vases, assiettes, etc.

Sculpture numérique

L’industrie technologique aime parler de certaines percées qu’elle qualifie de technologies de rupture. Des innovations technologiques qui changent notre façon de penser à la réalisation d’une certaine tâche. L’automobile a changé notre façon de nous déplacer. L’internet a changé notre façon d’accéder à l’information et de communiquer. La sculpture numérique est une technologie de rupture en ce sens qu’elle a aidé à libérer les modélistes des contraintes minutieuses de la topologie et de la fluidité des bords, et leur permet de créer intuitivement des modèles en 3D d’une manière très similaire à la sculpture numérique en argile. Dans la sculpture numérique, les mailles sont créées de manière organique, en utilisant un appareil à tablette (Wacom) pour mouler et façonner le modèle presque exactement comme un sculpteur utiliserait des brosses de râteau sur un vrai morceau d’argile. La sculpture numérique a fait progresser le modelage des personnages et des créatures, rendant le processus plus rapide et plus efficace et permettant aux artistes de travailler avec des maillages haute résolution contenant des millions de polygones. Les maillages sculptés sont connus pour leur niveau de détail de surface jusqu’alors impensable, et pour leur esthétique naturelle (voire spontanée).

Modélisation des procédures

Le mot « procédural » en infographie fait référence à tout ce qui est généré de manière algorithmique, plutôt que d’être créé manuellement par la main d’un artiste. Dans les progiciels de modélisation de l’environnement les plus répandus, tels que Vue, Bryce et Terragen, des paysages entiers peuvent être générés en définissant et en modifiant des paramètres environnementaux tels que la densité du feuillage et l’altitude, ou en choisissant parmi des paysages prédéfinis tels que le désert, les Alpes, la côte, etc. La modélisation procédurale est souvent utilisée pour des constructions organiques telles que les arbres et le feuillage, où il existe des variations et une complexité presque infinies qui prendraient beaucoup de temps (ou seraient tout simplement impossibles) à saisir manuellement par un artiste. L’application SpeedTree utilise un algorithme récursif/fractal pour générer des arbres et des arbustes uniques qui peuvent être modifiés grâce à des paramètres éditables pour la hauteur du tronc, la densité des branches, l’angle, la courbure et des dizaines, voire des centaines d’autres options. CityEngine utilise des techniques similaires pour générer des paysages urbains procéduraux.

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Modélisation basée sur l’image

La modélisation basée sur l’image est un processus par lequel des objets 3D transformables sont dérivés de façon algorithmique d’un ensemble d’images statiques en deux dimensions. L’exemple le plus célèbre de la modélisation basée sur l’image est peut-être celui de The Matrix, où l’équipe n’avait ni le temps ni les ressources nécessaires pour modéliser des ensembles 3D complets. Ils ont filmé des séquences d’action avec des réseaux de caméras à 360 degrés, puis ont utilisé un algorithme d’interprétation pour permettre le mouvement « virtuel » de la caméra 3D dans des décors traditionnels du monde réel ?

Numérisation 3D

La numérisation 3D est une méthode de numérisation d’objets du monde réel lorsqu’un niveau incroyablement élevé de photo-réalisme est requis. Un objet du monde réel (ou même un acteur) est scanné, analysé et les données brutes (généralement un nuage de points x, y, z) sont utilisées pour générer un maillage polygonal ou NURBS précis. Le balayage est souvent utilisé lorsqu’une représentation numérique d’un acteur du monde réel est nécessaire, comme dans le cas curieux de Benjamin Button, où le personnage principal (Brad Pitt) a vieilli à l’envers tout au long du film. Avant de vous inquiéter du fait que les scanners 3D remplacent les modeleurs traditionnels, considérez un instant que la plupart des objets modélisés pour l’industrie du divertissement n’ont pas d’équivalent dans le monde réel. Jusqu’à ce que nous commencions à voir des vaisseaux spatiaux, des extraterrestres et des personnages de dessins animés courir partout, on peut supposer que la position du modeleur dans l’industrie de la CG est probablement sans danger.

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