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Les bases de la modélisation 3D : comment un objet devient un modèle numérique, les grandes familles de représentation et les étapes du processus de création.
La modélisation 3D est une technique d'infographie qui permet de créer une représentation numérique en trois dimensions de n'importe quel objet, vivant ou inanimé. Cette représentation numérique, appelée modèle 3D, peut ensuite être matérialisée grâce à une imprimante 3D. Créer un modèle 3D nécessite un logiciel spécialisé, et ces modèles servent à des fins très variées : illustration, architecture, cinéma, ingénierie, jeux vidéo, communication commerciale, etc. Pour visualiser un modèle 3D sous forme d'image, on utilise un processus appelé rendu 3D.
Tous les modèles 3D peuvent être classés selon qu'ils représentent seulement la surface d'un objet ou aussi son volume.
Lorsqu'un modèle ne représente que la surface ou la limite d'un objet, sans son volume, on parle de modèle de coquille. C'est le cas de la quasi-totalité des modèles visuels utilisés au cinéma et dans les jeux vidéo. Pour être exploitable, un modèle de coquille ne doit présenter ni fissure ni trou.
Lorsqu'un modèle représente également le volume de l'objet, on parle de modèle solide. Ces modèles sont généralement construits à l'aide d'une géométrie solide constructive et sont particulièrement utiles pour les simulations médicales et techniques.
Les deux familles peuvent produire des objets quasiment identiques en apparence, mais elles diffèrent par leurs conventions d'usage selon les domaines, leur méthode de création et de modification, et le type d'approximation entre la réalité et le modèle. Il existe notamment deux façons courantes de représenter un modèle 3D une fois modélisé.
Des courbes définissent les surfaces à partir de points de contrôle pondérés : plus un point porte de poids, plus la courbe s'en rapproche. Cette famille regroupe plusieurs types de courbes, dont les splines, les primitives géométriques, les patchs et les B-splines rationnelles non uniformes (NURBS).
Un maillage polygonal est créé en reliant des sommets (des points dans l'espace 3D) par des segments de ligne. C'est l'une des méthodes les plus utilisées, car elle offre une grande flexibilité de travail et se calcule très rapidement. Elle a toutefois une limite : les surfaces planes des polygones ne peuvent qu'approximer des courbes réelles.
La création d'un modèle 3D suit généralement plusieurs étapes.
Générer une primitive (plan, cube ou sphère) pour obtenir une forme de départ.
Manipuler cette primitive avec différents outils de modélisation, en partant simple avant d'ajouter de la complexité.
Positionner les sommets un à un pour affiner le contour précis de l'objet.
Pour un modèle destiné à être animé, subdiviser le maillage en formes plus petites, par exemple pour permettre à un coude ou un genou de se plier.
Pour une conception de personnage, utiliser les options de symétrie du logiciel afin d'appliquer les mêmes modifications à chaque moitié ou quart de l'objet.
Pour un projet complexe, utiliser un outil de subdivision de surface afin de simuler un nombre de polygones plus élevé tout en préservant le travail d'origine.
Utiliser différents outils de déformation pour corriger rapidement la surface du modèle si besoin.
Appliquer la peinture et les textures sur la surface du modèle terminé.