Composants de modèles 3D: sommets, arêtes, polygones, etc.

Les modèles 3D sont l’un des éléments essentiels de l’infographie 3D. Sans eux, il n'y aurait pas d'animation par ordinateur - pas de Histoire de jouet , non Wall-E , pas de gros ogre vert.

Il n'y aurait pas de jeu en 3D, ce qui signifie que nous n'avons jamais pu explorer Hyrule Ocarina of Time et Master Chief n’a jamais été sur Halo. Il n'y aurait pas Transformateurs les films (du moins comme nous les connaissons aujourd'hui), et les publicités automobiles ne pourraient pas être aussi belles qu'elles le sont aujourd'hui.

Chaque objet, personnage et environnement, dans chaque film d'animation par ordinateur ou jeu vidéo 3D, est composé de modèles 3D. Alors oui, ils sont assez importants dans le monde de la CG.

Qu'est-ce qu'un modèle 3D?

Un modèle 3D est une représentation mathématique de tout objet tridimensionnel (réel ou imaginaire) dans un environnement logiciel 3D. Contrairement aux images 2D, les modèles 3D peuvent être visualisés dans des suites logicielles spécialisées sous n’importe quel angle et peuvent être redimensionnés, pivotés ou modifiés librement. Le processus de création et de mise en forme d'un modèle 3D est appelé modélisation 3D.

Types de modèles 3D

Il existe deux types principaux de modèles 3D utilisés dans l'industrie du film et des jeux, les différences les plus apparentes étant la manière dont ils ont été créés et manipulés (il existe également des différences dans les calculs sous-jacents, mais elles sont moins importantes à la fin. -utilisateur).

1. NURBS Surface: Une surface B-spline ou NURBS rationnelle non uniforme est un modèle de surface lisse créé à l'aide de courbes de Bézier (comme une version 3D de l'outil Plume MS Paint). Pour former une surface NURBS, l'artiste trace deux ou plusieurs courbes dans un espace 3D, qui peuvent être manipulées en déplaçant des poignées appelées sommets de contrôle (CV) le long des axes x, y ou z.
   1. Le logiciel interpole l'espace entre les courbes et crée un maillage lisse entre elles. Les surfaces NURBS ont le plus haut niveau de précision mathématique et sont donc les plus couramment utilisées dans la modélisation pour l'ingénierie et la conception automobile.
2. Modèle polygonal: Les modèles polygonaux ou "maillages", comme on les appelle souvent, sont la forme de modèle 3D la plus répandue dans l'industrie du film, de l'animation et du jeu vidéo, et ils constitueront le type sur lequel nous allons nous concentrer pour le reste de la article.

Les composants d'un modèle polygonal

• Visages: La caractéristique déterminante d’un modèle polygonal est que (contrairement aux surfaces NURBS) les maillages polygonaux sont à facettes , signifiant que la surface du modèle 3D est composée de centaines ou de milliers de faces géométriques.

Dans une bonne modélisation, les polygones sont soit à quatre côtés ( quads - la norme dans le caractère / modélisation organique) ou à trois côtés ( tris - utilisé plus couramment dans la modélisation de jeux). Les bons modélisateurs recherchent efficacité et organisation, en essayant de garder le plus petit nombre de polygones possible pour la forme souhaitée. Le nombre de polygones dans un maillage, est appelé le comptage multiple, tandis que la densité de polygone est appelée résolution. Les meilleurs modèles 3D ont une haute résolution? où plus de détails sont nécessaires - comme les mains ou le visage d'un personnage, et une faible résolution dans les régions peu détaillées du maillage. En règle générale, plus la résolution globale d'un modèle est élevée, plus il apparaîtra en douceur dans le rendu final. Les maillages de résolution inférieure ont l’air boxy (rappelez-vous Mario 64 ?).

• Bords: Une arête est n'importe quel point de la surface d'un modèle 3D où deux faces polygonales se rencontrent.
• Sommets: Le point d'intersection entre trois arêtes ou plus s'appelle un sommet ( PL. sommets ). La manipulation des sommets sur les axes x, y et z (affectueusement appelée "pousser et tirer les verts") est la technique la plus courante pour façonner un maillage polygonal en sa forme finale dans des logiciels de modélisation traditionnels tels que Maya, 3Ds Max, etc. (Les techniques sont très, très différentes dans les applications de sculpture comme ZBrush ou Mudbox.)

Les modèles polygonaux ressemblent beaucoup aux formes géométriques que vous avez probablement apprises au collège. Tout comme un cube géométrique de base, les modèles polygonaux 3D sont composés de faces, arêtes et sommets. En fait, la plupart des modèles 3D complexes commencent par une simple forme géométrique, comme un cube, une sphère ou un cylindre. Ces formes 3D de base sont appelées primitives d'objet. Les primitives peuvent ensuite être modélisées, façonnées et manipulées dans n'importe quel objet que l'artiste tente de créer (autant que nous aimerions entrer dans les détails, nous couvrirons le processus de modélisation 3D dans un article séparé).

Un autre composant des modèles 3D doit être traité:

Textures et Shaders

Sans textures et shaders, un modèle 3D ne ressemblerait pas beaucoup. En fait, vous ne pourriez pas le voir du tout. Bien que les textures et les shaders n'aient rien à voir avec la forme générale d'un modèle 3D, ils ont tout à voir avec son apparence visuelle.

• Shaders: Un shader est un ensemble d'instructions appliquées à un modèle 3D qui permet à l'ordinateur de savoir comment il doit être affiché. Bien que les réseaux d’ombrage puissent être codés manuellement, la plupart des progiciels 3D disposent d’outils permettant à l’artiste d’ajuster très facilement les paramètres d’ombrage. À l'aide de ces outils, l'artiste peut contrôler les interactions entre la surface du modèle et la lumière, notamment l'opacité, la réflectivité, la surbrillance spéculaire (brillance) et des dizaines d'autres.
• Textures: Les textures contribuent également grandement à l'aspect visuel d'un modèle. Les textures sont des fichiers image bidimensionnels qui peuvent être mappés sur la surface 3D du modèle via un processus appelé mappage de texture . Les textures peuvent varier en complexité, allant de simples textures de couleurs plates à des détails de surface complètement photoréalistes.

La texturation et l'ombrage sont un aspect important du pipeline d'infographie, et devenir capable d'écrire des réseaux de shaders ou de développer des cartes de texture est une spécialité à part entière. Les artistes de textures et de shader jouent un rôle aussi important dans l’aspect général d’un film ou d’une image que les modeleurs ou les animateurs.

De conclure

Si tout va bien, à ce stade, vous en savez un peu plus sur les modèles 3D et leurs caractéristiques principales. À la base, les modèles 3D ne sont que des formes géométriques complexes comportant des centaines de petites faces polygonales. Il est certes amusant de lire sur les modèles 3D, mais il est encore plus excitant de les fabriquer vous-même.