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27-03-2017

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exemple de création d'une scène 3D


Exemple complet d'une scène


La meilleure façon de comprendre le déroulement de la procédure de réalisation d’une scène en trois dimensions est de visualiser pas à pas un exemple.

Afin de montrer toutes les étapes de la création d’une scène nous allons prendre l’exemple de la « berge romaine » (extrait du dvd "De vesontio à Besançon"), cette exemple permettra d'exposer les problèmes auxquels nous avons pu être confrontés, les solutions trouvées pour contourner les difficultés et arriver au résultat final souhaité.

 
La scène que nous avons arbitrairement appelée « berge romaine » se situe à l’actuel emplacement du rempart Dérasés, sur les berges du Doubs à Besançon.  
Elle représente l’évolution du mur gaulois, que les romains ont agrandi recouvrant de fait les sépultures gauloises. C’est une scène complexe et très riche: elle est la continuité d’une promenade sur le Doubs où l’on découvre l’amphithéâtre puis le pont Battant et enfin la berge avec un débarcadère.



dessin : Christophe Gaston INRAP

 

Les informations provenant des archéologues

Selon le scénario du D.V.D après un débarquement sur la berge il était prévu de visualiser les différents types d’artisanats trouvés sur ce lieu. La verrerie (bâtiment mis en évidence sur le dessin ci-dessus) est un élément clef de cette reconstitution. Les fouilles ont pu mettre en évidence un ensemble important de cette construction. Des fours ont également pu être mis à jour, ainsi que des éléments de verrerie. Toutes ces découvertes doivent être restituées dans l'animation finale. Il s’agit de représenter une berge faite de dalle de pierre grossièrement équarries, d’une hauteur de 4 mètres et d’une dizaine de mètre de largeur. Cette berge comporte un embarcadère qui débouche sur une voie bordée de trois entrepôts et notamment une verrerie. Ces informations se retrouvent sur le dessin de l’archéologue, mais d'autres demeurent invisibles. Pour obtenir une compréhension globale de cette scène, il a été nécessaire avec le concours des archéologues de décortiquer chaque élément y figurant : la couleur des pierres de la berge, leur forme, le type de remblais. Pour les bâtiments, il a fallut déterminer des aspects n’existant plus. Pour cela, nous avons croisés des informations concernant ce type d’habitat.

La totalité des bâtiments doit être représentée et non pas juste une face, comme ce serait le cas pour une image fixe cela exige donc une recherche plus approfondie.

L’intérêt de la restitution en 3D réside dans cette confrontation à des interrogations que l’on ne se poserait pas systématiquement lors d’une reconstitution plus classique. Des détails comme l’épaisseur d’un mur, ou le type de tuiles utilisées. Nous avons ainsi collecté avec l’aide des archéologues une foule d’informations et de données.

Une fois toutes ces données rassemblées il est possible de commencer la modélisation.

- Environnement et modélisation

L’étape de modélisation doit toujours être précédée de croquis préparatoires prenant en compte l’aspect 3D de l’environnement. Nous différencierons l’étape de création du sujet de celle de son environnement.

Il est possible de travailler avec le principe de papier calque, c’est-à-dire un système de plans coexistants mais que l’on peut dissocier si nécessaire dans l’espace de travail. L’intérêt de ce procédé est d’éviter de surcharger l’espace de travail et de soulager l’affichage graphique de l’ordinateur.

Toujours dans un souci de gestion des performances de l’ordinateur, l’environnement lointain se fait à la façon d’un « décor de théâtre ». Ce sont des plans qui sont texturés avec des images infographiques travaillées depuis d’autres logiciels. De cette manière le rendu se révèle satisfaisant mais demeure moins réaliste qu’un environnement entièrement modélisé. Au moment de la création du DVD avec les techniques et possibilités informatiques du moment il s’agissait de la seule solution envisageable.

La création ou modélisation

Le travail de création se réalise en plusieurs étapes, la modélisation, l’éclairage, les textures, le rendu.

- Modélisation

La modélisation est réalisée en suivant les plans et dimensions fournies par les archéologues. La précision du logiciel permet de réaliser des plans très détaillés. On peut en effet travailler aussi bien sur des grandes que des petites échelles. La modélisation en elle-même se fait en partant de formes géométriques simples que l’on élabore au fur et à mesure pour obtenir les formes appropriées. Le procédé de création va dépendre du type d’objet à créer.



Prenons par exemple une charpente, il s’agit d’un agencement de poutres et morceaux de bois, autrement dit des parallépipèdes qui ont des dimensions différentes. Si l’un de ces éléments n’est pas parfaitement droit, les logiciels offrent la possibilité d’en modifier les propriétés en le courbant, l’étirant ou tout autre type de modification. Dans le cas d’un vase le procédé va être différent, on va partir de la coupe de ce vase et effectuer une rotation de cette coupe autour d’un axe. Il n’est bien entendu pas possible d’énumérer tous les procédés de créations en 3 dimensions.

Il faut retenir qu’il existe une grande quantité de possibilités et d’outils différents pour concevoir un objet, et qu’une grande partie de la conception consiste à agencer les outils entre eux afin d’obtenir l'effet désiré.

- Eclairage

Lorsque la modélisation est terminée, une autre phase consiste à donner une atmosphère à la scène. Sans les améliorations constantes des moteurs de rendu, la 3D serait visuellement moins attrayante. Ces « moteurs », qui sont en fait des programmes informatiques, permettent de prendre en compte des éléments qui ajoutent du réalisme. Cette apparence de réalisme est entièrement paramétrable. Par exemple, il est possible de simuler un soleil avec l’intensité des photons, le nombre d’impacts lumineux, mais également de positionner des lumières de type néon, ou ampoule à incandescence. De la lumière découle l’ombre, qui se forme au-delà d’un objet et sur lui-même, la qualité de cette ombre est aussi réglable et permet de créer des images toujours plus réalistes.

Cette phase conditionne l’aspect général du travail, mais aussi le temps de calcul de l’image. Si l’on pousse trop le degré de réalisme, la durée de calcul d'une image peut passer de quelques secondes à plusieurs dizaine de minutes.

- Texture

A cette phase du travail, la modélisation et l’éclairage sont définis, mais la scène est entièrement monochrome et opaque. Il s’agit dès lors de la mettre en couleur et de lui donner des effets de transparence et de réflexion. Pour donner une texture aux objets, plusieurs techniques sont possibles. Les logiciels permettent de recréer les matériaux avec toutes leurs caractéristiques naturelles comme l’opacité, la texture, la couleur, l’absorption et la réflexion de la lumière.

Une autre méthode consiste à prendre une photo d’une matière existante, rendre cette photo procédurale (c'est-à-dire que le bord droit se finit en continuité du début du bord gauche et un agencement identique pour le haut et le bas). Une fois cette image obtenue, on va l’appliquer à l’objet telle une peau. On peut combiner ces deux techniques.

- Rendu

Il s'agit de la phase de calcul. Les images sont déjà bien définies par un ensemble de formes qui ont chacune des attributs permettant d'obtenir l'image finale, le moteur de rendu "restitue" toutes ces informations sous forme visuelle. De multiples réglages permettent d'affiner plus ou moins ce rendu, ces réglages influant également sur le temps de rendu.


 
 

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