Naissance d’une image de synthèse (e-book inclus)

L’imagerie de synthèse englobe plusieurs domaines, mais un abus de langage la limite aux images composées de modèles tridimensionnels, c’est de cela que va traiter cet article.

Qu’est-ce qu’un modèle tridimensionnel ?

Un modèle tridimensionnel (ou modèle 3D) est une représentation graphique d’un objet prenant en compte les dimensions habituelles (largeur, hauteur) auxquelles s’ajoute la notion de profondeur. Cela permet une bien meilleure visualisation de l’objet dans l’espace.

Les modèles 3D sont exploités de nombreuses façons dans la vie quotidienne : architecture, ingénierie, domaine médical, mais aussi illustration, jeu vidéo et animation, ces deux derniers domaines ayant explosé dans les années 90 grâce à des titres comme Tomb Raider sur console ou Toy Story au cinéma.

On veillera à ne pas confondre la 3D qui nous concerne ici avec la 3D projetée au cinéma, qui n’est qu’un artifice visuel pour donner une impression de profondeur au spectateur.

Processus de fabrication

Le processus de fabrication d’une image de synthèse se compose de quatre étapes majeures, si l’on exclut les travaux de réflexion préparatoires. J’illustrerai cet article avec des captures d’écran d’une session au cours de laquelle je vais créer une petite voiture en bois. Le logiciel utilisé est CINEMA 4D, que je pratique depuis une quinzaine d’années maintenant, mais il existe de nombreux autres logiciels, dont Blender, qui est gratuit et open-source.

Étape 1, la modélisation

La modélisation peut s’effectuer de différentes manières, mais la plus simple consiste à partir d’un cube que nous allons déformer progressivement. En lui ajoutant des arêtes, des points, et en étirant les différents éléments, les formes se précisent peu à peu.

On ajoutera alors d’autres formes primitives, comme des cylindres pour les roues, dont on adoucira les arêtes pour que l’aspect ne fasse pas trop jeu vidéo, nous reviendrons sur ce point plus tard.


La modélisation

On pourra si on le souhaite ajouter d’autres éléments, comme des éléments de décors, que l’on modélisera de la même manière.

Étape 2, l’éclairage

Une fois notre modèle créé, nous allons démarrer sa mise en scène. La mise en scène se compose de l’éclairage et du point de vue. Personnellement, et comme beaucoup de monde, je choisis mon point de vue caméra à la toute fin du processus.

L’éclairage peut être obtenu de 2 façons :
– éclairage artificiel : il consiste à placer des lampes à des endroits choisis pour obtenir l’éclairage de son choix. C’est le type d’éclairage qu’on choisira pour simuler un éclairage d’intérieur, ou encore de type studio. C’est aussi l’éclairage le plus complexe à mettre en oeuvre, car en plus des connaissances du logiciel, il faut avoir un certain oeil afin d’avoir quelque chose de cohérent. Des compétences en photo seront très utiles également afin de savoir corriger les zones sur ou sous-exposées.
– éclairage naturel : L’éclairage sera généré par un environnement global, le plus souvent par une image à 360 degrés de type HDRI. Le HDRI, outre ce que l’on connait en photo, indique au logiciel quelles sont les zones de l’image les plus lumineuses, et le moteur de rendu en déduira l’éclairage. C’est une méthode très simple à mettre en place. C’est aussi la plus répandue, de ce fait.


L’éclairage

À noter qu’afin d’accrocher au mieux la lumière, les angles de notre modèle ne doivent pas être totalement francs, et bénéficier d’un biseau, aussi petit soit-il. Cela contribuera à éviter l’aspect jeu vidéo.

Étape 3, les textures

Une fois notre modèle éclairé, il faut lui faire une beauté. Et si ces dames se maquillent pour être (encore) plus belles, il en est de même pour notre modèle 3D. Nous allons donc lui appliquer des textures afin de le rendre plus réaliste et lui donner l’aspect voulu.


Les textures en place

Ici, nous voulions lui donner un aspect bois. Une nouvelle fois, plusieurs méthodes s’offrent à nous :
– utiliser des photos, plaquées sur notre modèle, peut être une solution rapide à mettre en place. Ceci dit, appliquer une photo sur un modèle peut engendrer des déformations de l’image plaquée et ainsi donner un aspect peu flatteur. Selon les modèles 3D, cela peut demander d’autres compétences, comme un dépliage de notre modèle, comme on mettrait un dé à 6 faces à plat. On appelle cette méthode le dépliage UV, ce qui est une procédure assez complexe.
– utiliser des algorithmes intégrés au logiciel, que l’on appelle des shaders. Ces shaders permettent de simuler de nombreux types de matériaux, comme le bois, le verre, permettront de modifier la réfraction et la réflexion de la lumière, la rugosité et des tas d’autres paramètres. Ces shaders ont aussi la particularité d’être moins sujets aux déformations dues à la forme du modèle.

Étape 4, le rendu

En fait, le rendu est utilisé tout au long de la création, afin de contrôler comment notre modèle se comportera lors du rendu final. Le rendu permet aussi de contrôler la conformité de l’éclairage et des textures. Au cours de la conception, on utilisera des réglages de basse qualité, afin de ne pas avoir à trop attendre lors d’une prévisualisation. En effet, un rendu demande un certain temps, et plus la qualité de rendu est élevée, plus le rendu est long. Le rendu nous permettra d’enregistrer une image, qui pourra être traitée dans un logiciel de post-traitement, comme Photoshop par exemple.


Un dernier aperçu

En effet, il est rare de tout faire avec un seul logiciel. Il est très difficile d’avoir les résultats escomptés avec le seul logiciel de création 3D. De nombreuses personnes mettent un point d’honneur à avoir le rendu le plus fidèle possible, souvent au prix d’un gros temps perdu, là où les modifications nécessaires ne prendraient que quelques minutes en post-traitement.


Le rendu final

Le matériel

Avoir le logiciel et les connaissances est une chose, mais il faut savoir que la 3D est assez gourmande en ressources matérielles. Le processeur, la RAM et la carte graphique sont mis à rude épreuve. Et s’il est possible de faire de la 3D sur un petit portable comme celui duquel j’écris cet article, il vaut mieux avoir une bonne expérience du logiciel, si on veut éviter une mauvaise expérience tout court. L’idéal sera bien sûr une bonne machine de bureau.

Aller plus loin

Vous voulez vous y mettre ? Bien ! Pour débuter en douceur sur CINEMA 4D, je vous offre mon e-book « Bien débuter avec CINEMA 4D », 87 pages illustrées, que j’ai écrit il y a quelques années, mais qui reste d’actualité. Certains outils ont un peu évolué, mais il n’y a rien qui ne soit insurmontable si l’on fait preuve d’un peu de curiosité.

Télécharger l’e-book (gratuit, pas d’inscription d’aucune sorte). 8,2 Mo.

Mais nous irons encore plus loin, car nous réservons d’autres surprises à notre modèle 3D…

À propos de CINEMA 4D

C’est un logiciel allemand, édité depuis la fin des années 90, d’abord sorti sur… Amiga ! La version complète du logicielle est assez onéreuse pour un hobbyiste (environ 4000€) mais il est gratuit pour les étudiants. Une version d’essai est également disponible.

La 3D gratuite

Si vous préférez passer par une solution open-source et gratuite, Blender est fait pour vous. Un peu plus complexe à utiliser, il bénéficie d’une énorme communauté sur la toile, et de nombreux tutos vidéo.

Liens et ressources

Le site officiel de CINEMA 4D : https://maxon.net
Blender : https://blender.org

Screenshots et rendus par @sebbbl.