Outils et méthodes de modélisation 3D

Scan 3D, sculpture numérique, polygones, NURBS : tour d'horizon des grandes approches pour créer un modèle 3D, et des principes pour bien s'y prendre.

Illustration abstraite aux couleurs Tech-Alsace

La modélisation 3D peut s'aborder de plusieurs façons : numérisation automatique, voxels, sculpture numérique, polygones ou courbes. Ces différents outils de modélisation 3D finissent par produire la même géométrie polygonale sous-jacente (sommets et faces), mais les distinguer aide à mieux comprendre les options disponibles avant de se lancer dans un projet.

Les grandes approches de modélisation 3D

Chaque outil de modélisation 3D a ses forces : le choix dépend du résultat recherché et du temps disponible.

Capture du réel

Numérisation 3D et photogrammétrie

Plutôt que de tout modéliser à la main, on peut partir d'une version numérisée d'un objet existant, même si le résultat brut n'est pas exactement au format voulu : cela reste souvent plus rapide que de reconstruire un modèle de zéro. Deux techniques principales existent : la photogrammétrie, qui reconstruit un modèle 3D à partir de photos, et la numérisation laser (scan 3D), qui capture un nuage de points.

  • Scan 3D : généralement plus précis
  • Photogrammétrie : plus rapide et plus simple à mettre en œuvre
  • Ces outils ne remplacent pas la modélisation à la main : une forme qui n'existe encore que dans une idée doit d'abord être conçue avant de pouvoir être numérisée
Volume

Modélisation en voxels (façon Minecraft)

Le voxel est l'équivalent 3D du pixel : de la même façon qu'on utilise des carrés pour représenter une image, on peut utiliser des cubes ou des sphères pour représenter un volume. Les cubes de Minecraft ou de Lego en sont un exemple grossier mais utile pour s'entraîner aux proportions. Un modèle voxel lisse et précis demande énormément de voxels, ce qui en limite l'usage pour des rendus fins, mais l'approche illustre bien que la modélisation 3D ne se limite pas aux polygones.

Sculpture

Sculpture numérique

La sculpture numérique offre une autre manière de façonner des formes et d'ajouter des détails ; on peut la voir comme une évolution de la modélisation en voxels, les deux traitant le volume plutôt que la surface. Les difficultés rencontrées en sculpture viennent le plus souvent d'un manque d'entraînement de la perception des formes plutôt que d'un problème d'outil.

Exemple : Partir d'un bloc de base et essayer de sculpter une forme simple (cube, sphère ou pyramide) sans outils de correction automatique. Un cube tout simple est en réalité plus difficile à sculpter proprement qu'il n'y paraît : maîtriser ces formes basiques avant de s'attaquer à une anatomie ou un objet complexe est un bon point de départ.

Maillage

Modélisation polygonale

La modélisation par polygones reste la méthode la plus répandue : tout modèle 3D visualisé de manière interactive s'appuie dessus. Plutôt que d'utiliser un très grand nombre de points comme en voxels, on travaille avec un nombre limité de points reliés entre eux (le maillage), que des algorithmes de subdivision permettent ensuite de lisser. De nombreuses ressources en ligne (tutoriels vidéo, wikis spécialisés) permettent de se former aux bases de la modélisation polygonale et des surfaces de subdivision.

Courbes

Modélisation par courbes (NURBS)

De nombreux objets peuvent aussi être créés à partir d'opérations simples sur des lignes et des courbes : extrusion, révolution, lissage. Un logiciel de modélisation NURBS en est la meilleure illustration, mais ces opérations se retrouvent, sous une forme ou une autre, dans la plupart des logiciels de modélisation 3D.

Cinq questions à se poser avant de modéliser

Un principe simple, hérité de l'infographie classique, aide à cadrer n'importe quel projet de modélisation.

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    Comprendre ce qu'on modélise

    Étudier des références et des modèles similaires : plus la préparation est soignée, plus la modélisation est rapide et facile.

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    Définir l'objectif

    Rendu haute résolution ou moteur temps réel, limite de polygones, besoin d'animation, distance à laquelle l'objet sera vu : ces contraintes orientent toutes les décisions suivantes.

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    Choisir la méthode

    Quel outil utiliser, avec quelle précision, et quelles parties seront traitées par la géométrie plutôt que par la texture.

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    Choisir la représentation

    Sur quelle plateforme et avec quel éclairage le modèle sera présenté.

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    Tester en continu

    Vérifier le travail à chaque étape plutôt qu'à la fin, en particulier les proportions, pour concentrer les efforts sur ce qui compte réellement.

BONNES PRATIQUES

Pas besoin de compliquer les principes : étudier la situation, planifier son travail avant de commencer, puis modéliser en vérifiant et en testant au fur et à mesure. Sauter les étapes de préparation, comme la collecte de références ou la définition des contraintes, pour foncer directement dans la modélisation coûte presque toujours plus cher en corrections après coup que de bien préparer son travail en amont.

01Comparer régulièrement son modèle à sa référence reste l'un des réflexes les plus utiles pour progresser, quel que soit le niveau de départ.