Modélisation tridimensionnelle

La modélisation tridimensionnelle est l'étape en infographie tridimensionnelle qui consiste à créer, dans un logiciel de modélisation 3D, un objet en trois dimensions, par ajout, soustraction et modifications de ses constituants.

La révolution consiste à faire tourner un profil 2D autour d'un axe 3D : on obtient ainsi un volume de révolution.

C'est la technique majoritairement utilisée dans le jeu vidéo, et le cinéma d'animation. La modélisation polygonale induit une marge d'erreur de proportions et de dimensions le plus souvent invisible à l'œil nu. Dans le cinéma d'animation, les modèles 3D organiques sont le plus souvent lissés. Le lissage consiste à subdiviser un maillage (une itération correspond à une subdivision de chaque arête, soit dans le cas de face à quatre côtés, une subdivision en quatre faces) et arrondir les faces obtenues selon différents algorithmes, afin de gommer l'effet anguleux des modèles obtenus par modélisation polygonale.

Modélisation à partir d'exemples

Les méthodes de modélisation à partir d'exemples permet de réutiliser des modèles existant, et de construire un modèle existant par assemblage. Contrairement à la géométrie de construction de solides, les primitives ne sont pas des objets géométriques simples (cône, cylindre, cube, etc.) mais des sous-partie de polyèdres. Le résultat final est donc un polyèdre, et la surface ainsi obtenue peut être une variété, ou non.

Les méthodes de modélisation à partir d'exemples font appel à des algorithmes de recherche au sein d'une base de données de modèle 3D et d'assemblage de maillage[1]. Deux types d'usage peuvent être considérés :

  • Suggestion de segments à ajouter à un modèle en cours de création
  • Remplacement d'une partie existante par une autre géométriquement ou fonctionnellement similaire

Les mécanismes de recherche dans la base de données peuvent être faites à partir de mots-clés, d'esquisse 2D[2] ou de maillages 3D[1].

Avantages
  • La modélisation à partir d'exemple permet de créer des polyèdres donc les algorithmes de rendu pour ce type de données sont toujours adaptés.
  • Le temps de création d'un modèle 3D est réduit, puisque le maillage final est obtenu par assemblage de maillages existant.
  • Le processus de modélisation est aussi simplifié, ce qui permet à un plus grand nombre d'utilisateurs de créer des données 3D.

Inconvénients
  • De manière analogue à l'échantillonnage en musique, la réutilisation de données existantes pose des questions en matière de propriété intellectuelle et de copyright.
  • La qualité des maillages obtenus est directement dépendante du matériau de base, notamment en matière de résolution et de topologie.

Modélisation par courbes (NURBS)

La modélisation par NURBS (Non uniform rational basic spline/Spline basique rationnelle non uniforme) consiste en un réseau de courbes créé grâce à des points de contrôles (control vertices). L'interpolation des courbes entre ces points peut se faire automatiquement selon un algorithme NURBS, par la manipulation de tangentes de courbe de Bézier, ou encore par modification des paramètres d'interpolation.

La modélisation par courbe se base sur un maillage adaptatif, conçu pour adapter ses subdivisions à la complexité des courbes dans une région donnée. Une surface parfaitement plane aura un nombre de subdivision très faible ou nul. C'est la technique de modélisation la plus précise. C'est la raison pour laquelle elle est massivement utilisée en architecture et en CAO industrielle, lorsque le souci de précision prime (notamment lorsque les modèles 3D servent de référence pour les machines-outils).

Modélisation par subdivision de surface

Cette méthode regroupe un peu des deux méthodes classiques (polygonale et NURBS). Elle consiste à accélérer le processus grâce à la subdivision automatique d'une partie de la surface. Ceci permet d'ajouter des détails à certains endroits uniquement, sans se soucier du nombre de faces comprises sur la globalité de l'objet.

Elle se rapproche de la modélisation polygonale par les techniques employées lors de la création de la forme, et de la modélisation par NURBS en ce qui concerne le rendu de la surface, c’est-à-dire son arrondi.

Elle est présente dans de nombreux logiciels professionnels (Blender, Maya, 3ds Max, Lightwave, Softimage, Modo…).

Modélisation par géométries

La modélisation par géométries est un procédé faisant appelle à la combinaison de formes géométriques simples (cylindres, cubes...) par opérations booléennes (union, intersection, soustraction).

Modélisation paramétrique

La modélisation paramétrique est le mode de fonctionnement privilégié des logiciels de CAO industriels actuels. Il s'agit de définir une entité par des paramètres qui peuvent être modifiés facilement. De cette façon, on change aisément la définition de la pièce.

Les paramètres peuvent être de plusieurs types : intrinsèques (longueurs, angles), cartésiens (coordonnées par rapport à un repère), situationnels (distance, angle entre 2 éléments)

Quelques logiciels de modélisation tridimensionnelle

Références
  1. Thomas Funkhouser, Michael Kazhdan, Philip Shilane et Patrick Min, « Modeling by Example », ACM Transactions on Graphics, ACM, sIGGRAPH '04,‎ , p. 652–663 (DOI 10.1145/1186562.1015775, lire en ligne, consulté le )
  2. (en) Xiaohua Xie, Kai Xu, Niloy J. Mitra et Daniel Cohen-Or, « Sketch-to-Design: Context-Based Part Assembly », Computer Graphics Forum, vol. 32,‎ , p. 233-245 (ISSN 1467-8659, DOI 10.1111/cgf.12200, lire en ligne, consulté le )
  3. (en) « Trimble Connected Construction », sur trimble.com (consulté le ).

Voir aussi

Il existe des bibliothèques de composants CAO 3D qui aident à la modélisation. Par exemple, TraceParts publie TracePartsOnline.net, une bibliothèque contenant des fichiers CAO pour la mécanique et l'électromécanique issus des fabricants de composants du monde entier.

Bibliographie
  • Doug Kelly, Animation et modélisation 3D : studio pro, éd. Sybex, 2000.
  • François Goulette, Modélisation 3D automatique : outils de géométrie différentielle, éd. TRANSVALOR Presses des MINES, 1999.
  • Antoine Veyrat, Débutez dans la 3D avec Blender, éd. Le Site du Zéro, , 416 p. (ISBN 978-2-9535278-9-6)

Articles connexes

Lien externe


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