De la notion de relief à l’essor de la modélisation 3D
Aujourd’hui, de nombreuses industries font appel à des studios 3D pour sublimer leur produit et créer l’immersion. La gamification a conduit au développement d’avatars, de mascottes, pour optimiser l’expérience utilisateur. L’univers du jeu vidéo et notamment de la réalité virtuelle plonge le gamer dans un environnement sans aspérité, où tout semble parfait. La magie de la 3D est de créer un idéal, de projeter le visiteur dans un cadre idyllique, de générer en lui des émotions. Modéliser c’est souvent utiliser des logiciels tels que Sketchup, 3ds Max, pour faire voyager son public dans le futur. Les agences d’architecture, d’urbanisme, de paysagisme, d’immobilier, mais aussi les compagnies de transport, ont souvent recours à la 3D pour que leur client/usager se projette plus facilement dans un contexte d’avenir. Les métiers de modeleur, dessinateur, designer 3D ont le vent en poupe que ce soit pour les studios d’animation que pour des campagnes publicitaires.
Depuis quand la modélisation 3D existe-t-elle ? Quelle est son histoire ?
Antiquité : le concept de relief
Au IIIème siècle avant J.C, Euclide, mathématicien, élabore le principe de la vision en trois dimensions. Dans son traité “Les Éléments”, ses ouvrages “Onze” à “Treize”, traitent de la Géométrie dans l’espace. La perspective intervient dans “Optique”.
Aristote, philosophe, observe que la lumière est une vibration du milieu et agit ainsi comme le son.
Ptolémée, astronome, étudie la réfraction. Il propose l’idée que la vision est concentrée autour d’un axe visuel.
Galien, médecin, procède par une dissection de l’œil et met en avant l’existence de nerfs entre l’œil et le cerveau. Son étude porte aussi sur la vision en relief.
Ibn Al-Haytham, mathématicien du XIème siècle, écrit “Kittab al manadir”, un ouvrage qui expose ses théories sur la vision et la lumière. En rupture avec les théories grecques, il soutient que la trajectoire des rayons lumineux s’effectue en ligne droite de l’objet vers l’oeil et non le contraire. Son observation porte aussi sur les phénomènes de réfraction et de diffraction de la lumière.
La Renaissance : le perspectographe
Appareils mécaniques utilisés pour créer des vues en perspective les perspectographes sont utilisés par les artistes, les ingénieurs et les architectes depuis la Renaissance. Deux grands types de perspectographes ont été distingués depuis lors : le perspectographe de Dürer : un modèle simple composé d’un écran, d’un œilleton et d’un dispositif simple appelé porte ; le perspectographe de Lambert : un mécanisme permettant la construction d’une image en perspective en suivant les données graphiques établies sur un plan par un système similaire au pantographe.
L’Époque moderne : la géométrie projective
La géométrie projective est l’ensemble d’outils fondamentaux pour toute modélisation tridimensionnelle. Elle a été développée au XVIIème siècle par Gérard Desargues, un architecte français. La théorie se concentre sur la conception de formes coniques et la perspective pour calculer la segmentation de plans 2D. Cet apport a été très utile pour les artisans de l’époque, comme les tailleurs de pierre.
La célèbre librairie OpenGL utilisée pour des applications en CAO ou pour des jeux vidéos, en découle.
L’avènement du CAO : 1950 -1960
La machine de Turing a joué un rôle central dans le développement de l’informatique depuis la Seconde Guerre mondiale. Elle est considérée comme le point de départ de la théorie algorithmique et comme une contribution fondamentale à la fondation de l’informatique théorique. En outre, elle a influencé de manière significative d’autres domaines scientifiques et technologiques tels que les sciences cognitives, la neurobiologie et la robotique.
Le premier logiciel d’imagerie 3D a été développé pour des applications militaires. L’armée de l’air américaine pensait que l’imagerie 3D l’aiderait à concevoir un système de surveillance et de contrôle de l’espace aérien : le projet Whirlwind. Au début des années 1950, des développeurs universitaires ont commencé à travailler sur l’infographie pour soutenir cet effort.
La fin des années 1950 a été marquée par une avancée majeure pour l’industrie, puisque les ordinateurs ont commencé à être utilisés pour faciliter la conception industrielle. Les secteurs de l’automobile et de l’aéronautique ont profité de ces progrès pour développer les premiers systèmes de dessin et de conception assistés par ordinateur (CAO). Ces systèmes ont donné aux concepteurs un plus grand contrôle sur leurs produits, car ils pouvaient être exécutés automatiquement par l’ordinateur. La CAO permettait de modifier plus facilement la conception pendant la phase de conception et de réduire considérablement le temps de développement.
Sketchpad est un programme informatique créé en 1961 par Ivan Sutherland dans le but de traiter des images. Il fonctionnait sur l’ordinateur central TX-2 du MIT et permettait à l’utilisateur de manipuler une image à l’écran à l’aide d’un crayon optique. Avec Sketchpad, il était possible de tracer des lignes et des formes géométriques, ainsi que de les modifier selon des opérations prédéfinies telles que le déplacement, la rotation ou le redimensionnement.
L’essor de la 3D : les années 70
Au début de cette décennie, les images affichées sur les ordinateurs étaient encore rudimentaires. Il y avait alors un réel désir d’afficher un rendu proche de la réalité. A cette époque, la modélisation 3D connaît un grand tournant et les ingénieurs s’y consacrent entièrement. Géométrie, point de vue, texture, éclairage, ombrage… Ces fondamentaux de la modélisation 3D datent de cette période.
Les travaux d’Henri Gouraud (1971) et de Bui Tuong Phong (1973) sur l’ombrage s’orientent vers la recherche du réalisme des objets modélisés en 3 dimensions ; ils développent des méthodes visant à créer des images d’aspect qui simulent la perception tridimensionnelle.
La théière de l’Utah
La théière de l’Utah est l’un des modèles 3D les plus célèbres. Il a été créé par Martin Newell, suite à une suggestion de sa femme. Cette recherche s’appuie sur une forme simple pour tester des modèles mathématiques sur la lumière, l’ombre et le rendu des textures.
La publication de ses données en 1975 a conduit de nombreux autres chercheurs à les utiliser pour leurs travaux.
Cette théière a fait l’objet d’une exposition renommée au Musée de l’histoire de l’informatique de Mountain View, aux États-Unis. Par ailleurs, le petit monde de la 3D a également rendu hommage à cet objet mythique en sortant plusieurs clins d’œil tel que le personnage de la théière dans Toy Story.
La forte expansion : les années 80
Les ordinateurs personnels ont été popularisés par Bill Gates et Steve Jobs, qui ont fondé respectivement Microsoft et Apple en 1978. Grâce à leur travail, l’accès aux ordinateurs s’est démocratisé et les coûts ont rapidement diminué au fil des ans.
John Lasseter a créé les premiers effets 3D sur pellicule sous la forme de deux séquences d’images dans un court métrage intitulé « The Adventures of Andre and Wally B. ». L’animation a été créée à l’aide de techniques traditionnelles à main nue (image par image), puis combinée aux technologies de contrôle du mouvement pour les effets spéciaux. Ces images sont considérées comme l’un des premiers exemples d’animation par ordinateur de l’histoire.
La démocratisation : les années 90
Les années 90, c’est l’ère des jeux sur console et sur PC : les ordinateurs personnels deviennent progressivement de plus en plus puissants. Les cartes graphiques ont permis d’utiliser des techniques de modélisation en temps réel dans l’animation. Progressivement, ces technologies sont devenues accessibles au grand public avec la célèbre console de jeu PlayStation ou par les ordinateurs Amiga ou PC. Les applications de modélisation 3D sont accessibles au grand public.
Pixar a ouvert la voie à la 3D dans le cinéma et est donc devenu une référence pour toute l’industrie. Son succès a commencé avec Toy Story, entièrement réalisé en 3 dimensions par deux jeunes infographistes de Lucasfilm. Depuis lors, Pixar n’a cessé de repousser ses limites et de donner vie à des personnages toujours plus nombreux, pleins d’émotions, de personnalités et d’humour.
Ces dernières années ont vu un essor de l’imagerie 3D, avec le développement des imprimantes 3D. Cette nouvelle technologie révolutionne les méthodes de fabrication et a permis une utilisation généralisée dans des domaines aussi divers que la santé et le design.
L’astuce en + de Super Piment
La 3D : un outil puissant d’immersion
Attirer de nouveaux clients, être visible, l’insertion d’éléments 3D crée un environnement ludique à vos contenus : la lecture par votre public cible en devient dynamique ! La 3D a aussi ce pouvoir de s’ancrer dans la mémoire, on se souvient de vous !
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