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couleurs, sans pour autant appliquer des informations de lumière. Aujourd’hui, les cartes graphiques disposent de la puissance de calcul nécessaire pour afficher des effets de lumière sur un environnement 3D en temps réel. Cependant, il faut que les textures appliquées sur les objets 3D puissent interpréter ces effets de lumière. Pour ce faire, un matériau rendu numériquement sera composé de différentes couches de textures, qui vont interpréter les différentes informations lumineuses reçues par l’objet. Ces différentes textures doivent donc être réalisées séparément pour obtenir le matériau souhaité. Par exemple, le bois ne reflètera pas la lumière de la même manière que le métal ou encore le plastique. L’ensemble de ces textures, également appelées maps, participent au rendu réaliste d’une scène en restituant les différentes informations du rebond de la lumière sur un objet2.
Par ailleurs, un autre élément fastidieux du travail de texturing consiste à déplier l’objet 3D afin d’obtenir une UV Map. L’UV Map est en quelque sorte une représentation de toutes les faces de l’objet sur une surface plane, il est donc plus aisé d’appliquer des textures par la suite. L’UV Map sert de cartographie pour que la texture
2 Il est important de bien faire la distinction entre l’ensemble de ces dénominations. Beaucoup de noms existent et l’arrivée des nouvelles textures permettant de rendre les effets de lumière n’a fait que complexifier le vocabulaire.
Un Matériau est défini par la manière dont sa surface devra être rendue. Pour ce faire, il utilisera les informations de textures utilisées (couleur, réflexion, etc.), ainsi que la façon dont celles-ci sont réparties sur la surface de l’objet. Les options disponibles pour un matériau dépendent du shader qu’il utilise.
Un Shader correspond à l’ensemble des scripts qui contiennent les calculs mathématiques et les algorithmes dans le but de calculer la couleur de chaque pixel rendu, basé sur l’apport d’éclairage et la configuration du matériau.
Pour finir une Texture ou Map est une image bitmap. Un matériau peut contenir des références aux textures, le Shader vient ensuite utiliser ces informations de texture pour calculer le rendu de pixel à la surface d’un objet. En plus de la couleur de base d’un objet, les textures peuvent également contenir des informations relatives à l’aspect de la surface de cet objet, comme la rugosité (Roughness) ou encore la réflectivité.
Source : https://docs.unity3d.com/Manual/Shaders.html
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soit correctement positionnée sur un modèle. Plus le modèle est complexe, plus le dépliage de l’UV sera délicat. Mais une fois celui-ci réalisé, il est possible d’appliquer n’importe quelle texture à un objet. Aujourd’hui, on a accès à des logiciels qui proposent des fonctions d’UV Map intégralement automatisés.
Exemples du dépliage de l’UV Map sur des formes géométriques simples: sphère et cube Source Image : https://ericbouffard.wordpress.com/2015/03/30/work-in-progress-part-2/
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L’ensemble de ces évolutions ont servi à rendre les environnements 3D plus réalistes, mais pas seulement. Des logiciels comme Substance
Painter de la société Allegorithmic ou Quixel proposent des
alternatives qui facilitent le processus de texturing. Grâce à eux, le positionnement des textures sur un modèle est devenu plus intuitif. Ils permettent de peindre de façon dynamique des objets 3D en temps réel, en compilant toutes les informations de lumière et d’aspect contenu dans un matériau. Ainsi, il n’est plus nécessaire de travailler séparément sur les différentes textures et le rendu visuel du matériau sur l’objet est visible en temps réel. Ces programmes ont grandement facilité les étapes de texturing, car il est désormais possible de créer des matériaux réalistes dans un minimum de temps, notamment grâce aux différentes bibliothèques de matériaux qui sont proposées.
Ces logiciels utilisent une technique de rendue appelée PRB, pour
Physically Based Rendering1. Il s’agit d’une approche du texturing qui
se base plus sur des relevés physiques que sur une approximation de
1 Une très bonne explication du rendu PBR est disponible sur le site https://www.marmoset. co/posts/basic-theory-of-physically-based-rendering/
Image tirée de la version 2.2 du logiciel Substance Painter développé par Allegorithmic. Crédit image: © Allegorithmic
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rendu de la lumière : ce qui crée des textures plus réalistes en simulant des rendus de lumière sur des matériaux comme le bois, le métal ou encore le plastique.
L’étape de texturing permet donc de donner de la cohésion à un ensemble de modèles 3D rassemblés dans un environnement virtuel. Elle simule la matérialité des objets et participe à la restitution lumineuse d’une scène. Dans le cadre d’une reconstitution de balade architecturale, c’est une étape déterminante puis qu’elle permet, grâce à la technique du PBR évoqué précédemment, de donner un rendu réaliste des matériaux appliqués aux objets en 3D.
Différentes textures utilisées dans le rendu PBR
C’est avec l’arrivée de la 6ème génération de console de salon (Xbox, Playstation 2, Gamecube etc.) que l’on a vu apparaitre de nouveaux Shaders permettant, entre autres, de simuler le comportement de la lumière sur un relief complexe.
L’un de ces shaders, appelé le Bump Mapping, permet de lire les informations d’une Height Map, en nuance de gris, qu’on impose à une texture pour perturber l’information lumineuse et lui donner ainsi des aspérités.
Å droite Normal Map. À Gauche Height Map.
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Une version plus avancée de ce Shader se nomme le Normal
Mapping. Il prend la forme d’une image colorée qui ressemble à un
bas-relief et qui permet de lire les informations lumineuses en fonction de son orientation et par rapport à la surface éclairée. La Normal Map est souvent issue d’un modèle 3D détaillé. Elle est « bakée » à partir de ce modèle en haute résolution et l’on vient ensuite l’appliquer sur un modèle de résolution moindre, dans le but d’optimiser les charges de calcul de la carte graphique qui doit afficher ses informations en temps réel. On obtient donc un modèle détaillé grâce à l’application d’une texture tout en diminuant le nombre de polygone du modèle 3D.
On peut également retrouver des textures comme le Roughness, qui sert à définir la rugosité d’une surface. Cette dernière simule la restitution de l’énergie lumineuse que l’on envoie sur une surface. Plus une surface est lisse, plus elle va restituer de l’énergie lumineuse et donc refléter la lumière.
La texture de Metalness est spécifique au comportement du métal et à ses propriétés de réflexion de la lumière.
L’Albedo correspond à la couleur de la texture. Elle peut s’apparenter à la Diffuse Map, à la différence que l’Albedo ne contient
Å droite Metalness. À Gauche Roughness.
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pas d’information de lumière, elle est donc plus sombre.
On peut également contrôler le comportement de la lumière en modifiant l’opacité de ces Shaders. Il peut être pratique dans certains cas de voir la lumière traverser partiellement ou entièrement un objet lorsque l’on cherche à représenter du verre par exemple.
L’ensemble de ces textures viennent former ce que l’on appelle des matériaux dits « intelligents » qui restituent le comportement réaliste de la lumière sur leurs surfaces
Å droite Diffuse. À Gauche Albedo.
Rendu sur un cube des différentes textures. Logiciel utilisé pour le rendu: Marmoset Toolbag.
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L’utilisation de l’outil informatique est aujourd’hui très rependue en architecture. L’apparition des logiciels de CAO dans les années 90 a grandement permis de faciliter et d’accélérer le processus de dessin. Ils ont pour avantage d’être très précis et d’automatiser les tâches répétitives qui se faisaient originellement à la main. Néanmoins, on ne constate pas de réelle différence entre les documents informatiques et les documents graphiques produits de manière plus traditionnelle. C’est une technique certes plus rapide, mais les deux modes de représentation restent globalement les mêmes. De manière générale, une perspective en image de synthèse ne restituera pas plus d’éléments et d’informations que le ferait une perspective peinte à la main.
De nos jours, les architectes ont à leurs dispositions un bon nombre d’outils informatiques leur permettant de traiter les informations relatives à un édifice. Les logiciels de dessin et de modélisation tels que ArchiCAD ou Revit proposent un fonctionnement qui permet aux architectes de dessiner à la fois en deux et en trois dimensions. Ces logiciels permettent alors d’aborder l’ensemble des aspects techniques d’un bâtiment. De plus, la représentation en géométral est grandement facilitée, vu que l’ensemble des plans, coupes et élévations est directement déductible de la modélisation en 3D (et inversement). Par ailleurs, la maquette numérique obtenue peut être également utilisée dans une production d’images mettant en scène les espaces intérieurs et/ou extérieurs du bâtiment. On a donc un outil qui nous permet d’obtenir des modélisations numériques en trois dimensions très détaillées, mais qui malheureusement n’exploite pas, dans la majorité des cas, les capacités spatiales de celles-ci. En effet, la visualisation d’un espace sur un écran d’ordinateur peut parfois nous tenir à distance de celui-ci.