b) L'animation
L'objet, une fois modelé, peut être animé. Cela n'est pas systématique, car, pour certaines utilisations (photographie, création artistique...), les efforts portent quasi exclusivement sur l'amélioration du rendu de l'image, mais la plupart des applications utilisent des techniques d'animation. Pour chaque objet, on indique comment il va évoluer dans le temps et dans l'espace, avec des algorithmes 6( * ) qui reproduisent des mouvements ou des lois de comportement (dynamique, cinématique, déformation, vieillissement...). Lorsqu'un comportement humain n'obéit à aucune "loi" déterminée (la marche, la danse, par exemple), l'animation peut être réalisée en partant des mouvements analysés sur une personne déterminée (procédé de motion capture : voir ci-après).
c) Le rendu
C'est le calcul du rendu qui fabrique véritablement
l'image de synthèse. Le calcul varie selon l'utilisation de l'image,
selon le degré de réalisme que l'on cherche. Pour les films, la
télévision, la publicité, le rendu a pour but de rendre
l'image la plus parfaite, la plus réaliste possible au regard de
l'observateur.
La représentation d'un objet combine une forme, traduite à
l'image par une surface, et un habillage qui décrit l'aspect visuel. La
matière indique comment cet objet réfléchit la
lumière, plus ou moins mat ou brillant. Ainsi, certains matériaux
renvoient la couleur d'origine (un objet verni par exemple renvoie la couleur
du vernis), et d'autres renvoient des couleurs différentes (un
plastique, même coloré, a des reflets blancs).
Les principales techniques qui entrent en œuvre sont les suivantes :
Le texturage
. Chaque objet a un aspect, une texture, qui
permet de déceler en un instant s'il s'agit de pierre, de bois, de
tissus... Le texturage consiste à appliquer sur une surface un motif qui
respecte les caractéristiques d'une matière, pour suggérer
visuellement la nature de cette surface, exactement comme le revêtement
d'un mur ou une peau sur un squelette (en l'espèce, le modèle
géométrique). Le texturage est l'une des principales composantes
du rendu réaliste de l'image.
Même s'il y a une part importante de création artistique dans un
texturage réussi, cette opération se fonde aussi beaucoup sur les
caractéristiques physiques ou les descriptions mathématiques des
objets représentés.
Le jeu des lumières
. L'illusion de la
réalité passe également par la prise en compte des sources
lumineuses et des effets des éclairages sur un objet (zones d'ombre...).
Les principales techniques mises en jeu sont :
le
traitement des ombres
et des
intensités de
lumière
(lorsque le passage de l'ombre à la lumière se
fait de manière continue : chaque point est affecté d'une
luminosité différente, créant un dégradé de
couleur qui permet de rendre compte des éclairages) ; la
profondeur
de champ
permet de perfectionner l'aspect de l'image. Pour une perspective
lointaine, le fait d'ajouter du flou traduit une impression de réalisme.
la
réflexion
: chaque matériau absorbe ou renvoie la
lumière. Cette propriété va jouer sur l'objet
lui-même (les reflets, le scintillement) mais aussi sur les objets
à proximité, puisque la lumière est envoyée sur les
objets voisins.
Le "lancer de rayons" ou
ray tracing
, permet d'obtenir un
"réalisme rutilant", par une simulation de l'optique
géométrique, les rayons se reflètent ou se
réfractent selon les matériaux. La radiosité permet
d'obtenir un "réalisme feutré" calculé à partir des
propriétés de réflectivité des matériaux. La
lumière est analysée comme échange d'énergie entre
surfaces, ce qui permet d'obtenir des lumières tamisées et des
pénombres.
Chacune de ces opérations passe par la couleur. Chaque
pixel
est
activé par un rayon, qui se traduit par une couleur, synthèse des
trois couleurs primaires.
L'ensemble de ces données toutes traduites en chiffres forme ce qu'on
appelle parfois le "monde virtuel".
Les principales opérations de rendu d'image sont illustrées par
les images suivantes. Les deux premières représentent une
sphère modélisée. L'affichage en fil de fer de la
sphère laisse apparaître les facettes du maillage. L'affichage en
polygones réguliers donne bien l'impression de volume. La
troisième est une sphère après affichage "lisse" avec
éclairement et ombrage, donnant l'illusion d'une surface lisse, sans
facette. Le quatrième est une sphère texturée, avec
éclairement et ombrage, donnant l'illusion d'une surface
détaillée, en relief.
Encadré n° 4
LES MODES D'AFFICHAGE D'UNE IMAGE DE SYNTHÈSE
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Quatre pages couleur