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De quoi sont Composés Les Modèles/Objets 3D?

par Isaac

Les modèles 3D constituent le point névralgique de l’industrie du graphisme. Quand on y pense, tout tourne autour de ces objets, c’est un peu la matière première pour ainsi dire.  Qu’on fasse de l’animation, du chara-modeling ou encore de l’architecture, chaque objet, personnage et environnement, dans chaque film d’animation informatique ou jeu vidéo 3D, est composé de modèles 3D. Alors oui clairement, ils sont très importants dans le monde du CG.

Pourtant nous avons beau les manipuler toujours, nous ne les connaissons pas tant que ça. C’est pourquoi aujourd’hui, nous allons nous poser un certain nombre de questions,  d’apparence existentielles mais ne le sont pas tant que ça. « Qu’est-ce qu’un modèle 3D? » , « Quels sont les types de modèles 3D qui existent? »De quoi sont-ils composés? ».


01. Qu’est-ce qu’un modèle 3D ?

Un modèle 3D est par définition une représentation mathématique de tout objet tridimensionnel (réel ou imaginaire) dans un environnement logiciel 3D. Contrairement à une image 2D, les modèles 3D peuvent être visualisés dans des suites logicielles spécialisées sous n’importe quel angle et peuvent être mis à l’échelle, pivotés ou modifiés librement.

Le processus de création et de mise en forme d’un modèle 3D est connu sous le nom de modélisation 3D.

02. Les Types de Modèles 3D

Il existe deux principaux types de modèles 3D utilisés dans l’industrie du film et des jeux, les différences les plus apparentes étant dans la façon dont ils sont créés et manipulés (il y a aussi des différences dans les mathématiques sous-jacentes, mais d’une importance moindre de notre point de vue d’utilisateur).

02.01. Le Surface NURBS

Une Non-uniform rational B-spline ou surface NURBS est un modèle de surface lisse créé à l’aide de courbes de Bézier (comme une version 3D de l’outil Stylo MS Paint).

Pour former une surface NURBS, l’artiste dessine deux ou plusieurs courbes dans l’espace 3D, qui peuvent être manipulées en déplaçant des poignées appelées Control Vertices (CV) le long de l’axe x, y ou z.

L’application logicielle 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 par conséquent les plus couramment utilisées dans la modélisation pour l’ingénierie et la conception automobile.

02.02. Le Modèle polygonal:

Les modèles polygonaux ou «meshs» (maillages), comme on les appelle souvent, sont la forme la plus courante de modèle 3D dans l’industrie de l’animation, du film et des jeux, et c’est le genre sur lequel nous nous concentrerons pour le reste de l’article.

03. De quoi est fait un modèle 3D ?

Les modèles polygonaux sont de façon basique constitués de faces, edges et vertices mais aussi de textures et de shaders.

03.02 Faces:

La caractéristique déterminante d’un modèle polygonal est que (contrairement aux surfaces NURBS) les maillages polygonaux sont facettés, ce qui signifie 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 la modélisation d personnage ou en modélisation organique) ou à trois faces (tris-utilisé plus couramment dans la modélisation de jeu).

Les bons modélisateurs recherchent l’efficacité et l’organisation, essayant de maintenir le nombre de polygones aussi bas que possible pour la forme voulue.


Le nombre de polygones dans un maillage est appelé poly-count, tandis que la densité de polygone est appelée résolution.

Les meilleurs modèles 3D ont une haute résolution où plus de détails sont requis – comme les mains ou le visage d’un personnage, et une faible résolution dans les régions de faible détail du maillage. En règle générale, plus la résolution globale d’un modèle est élevée, plus il est lisse dans un rendu final. Les maillages de résolution plus basse sont d’apparence cubique, un peu à l’image des premiers jeux 3D sur Playstation et Nintendo 64.

03.02. Edges:

Un Edge est un point de la surface d’un modèle 3D où deux faces polygonales se rencontrent.

03.03. Vertices :

Le point d’intersection entre trois arêtes ou plus s’appelle un vertice (sommet). La manipulation des vertices sur les axes x, y et z est la technique la plus courante pour façonner un maillage polygonal dans sa forme finale dans des packages de modélisation traditionnels comme Maya, 3Ds Max, etc. (Les techniques sont très, très différentes dans les applications de sculpture comme ZBrush ou Mudbox.)

Les modèles polygonaux sont très similaires 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, d’arêtes et de sommets.
En fait, la plupart des modèles 3D complexes commencent avec une forme géométrique simple, 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 essaye de créer (bien que nous aimerions entrer dans les détails, nous couvrirons le processus de modélisation 3D dans un article séparé).

03.04. Shaders et textures

Sans textures et shaders, un modèle 3D ne ressemblerait pas à grand chose. En fait, vous ne seriez pas capable de le voir du tout. Bien que les textures et les shaders n’aient rien à voir avec la forme globale d’un modèle 3D, ils ont tout à voir avec son apparence visuelle.

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 ont des outils qui permettent à l’artiste de modifier les paramètres de shader avec une grande facilité. Grâce à ces outils, l’artiste peut contrôler la façon dont la surface du modèle interagit avec la lumière, y compris l’opacité, la réflectivité, la brillance spéculaire  et des dizaines d’autres.

Les textures quant à elles contribuent également grandement à l’apparence visuelle d’un modèle. Les textures sont des fichiers d’image en deux dimensions qui peuvent être mappés sur la surface 3D du modèle via un processus connu sous le nom de mappage de texture. Les textures peuvent aller de la simple complexité des textures de couleurs jusqu’à des détails de surface complètement photoréalistes.

La texturation et l’ombrage sont un aspect important du pipeline de l’infographie, et le fait de bien écrire des réseaux de shaders ou de développer des maps de texture est une spécialité à part entière. Les artistes spécialisés dans les textures et les shaders jouent un rôle tout aussi important dans l’image globale d’un film ou d’une image que les modélisateurs ou les animateurs.


Et voilà, vous en savez un peu plus sur les modèles 3D et leurs principales caractéristiques. À la base, les modèles 3D ne sont que des formes géométriques complexes avec des centaines de petites faces polygonales. Cependant, lire et en savoir plus sur les modèles 3D, c’est bien mais les faire, c’est encore mieux donc au boulot!

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