Images de synthèse

Définition

L'image de synthèse, aussi appelée infographie, est la suite logique des techniques permettant de représenter la 3D sur une surface plane, c'est la science de l'image numérique. Elle définit les graphismes créés et gérés par ordinateur. Pour construire une image de synthèse, dix étapes sont à suivre, que nous détaillerons à l'aide d'un logiciel dédié à la création d'images de synthèses : la pré-production, le modeling, les matériaux et textures, la création des personnages, le rigging, l'animation, la lumière, les effets, le rendu et enfin le composing. Les logiciels les plus connus sont Maya (pour le Cinéma), 3Ds Max (pour les jeux vidéo) et Soft Image XSI (très polyvalent), et il en existe des dizaines d'autres, plus ou moins chers et performants ; dans le cadre de notre propre création, nous utiliserons Google SketchUp, car il est gratuit (téléchargeable sur google) et c'est le seul que l'on a trouvé compatible à la fois pour les Mac et pour les PC. Cependant, comme dans la géométrie euclidienne ou dans les tableaux d'art, les images de synthèse ne sont pas réellement en 3D, elles ne sont que perspectives et jeux de lumières et de proportions comme dans ces précédentes méthodes ; pour obtenir une image visible en 3D, il faut créer deux vues d'angle légèrement différent du même élément pour donner une image à chaque oeuil, nous étudierons ces techniques plus complexes un peu plus loin.

Réalisation personnelle

La pré-production

Avant de commencer la création de l'image de synthèse sur le logiciel, il faut procéder à la pré-production : c'est l'étape où l'on pose les idées principales sur ce que l'on souhaite réaliser : les décors, le scénario, les outils, les éléments ou personnages créés, ... Ce n'est qu'après avoir réalisé ce travail que commence réellement la production : la mise en œuvre des idées et la fabrication de l'image. Pour notre projet nous essaierons de faire un immeuble rectangulaire assez simple mais ayant suffisamment de perspective pour être utile à notre sujet.

Le modeling

Cette étape consiste en la création des volumes. Il existe deux possibilités pour procéder : On peut partir d'un cube que l'on "découpe" progressivement pour obtenir l'image désirée, comme on le fait dans un bloc de pierre en sculpture ; il est également possible de partir d'un simple repère spatial mathématique (O,x,y,z) dans lequel on construit entièrement l'image à l'aide d'outils simples permettant de créer des formes classiques telles que des cubes ou des cylindres : cette méthode peut être comparée à de la sculpture en sable où l'assemblage de multitudes de solides basiques forment, une fois assemblés, l'image finale désirée. C'est la seconde méthode que nous utiliserons avec SketchUp.

Nous utiliserons principalement des parallélépipèdes pour faire la forme de l'immeuble puis pour le toit nous ajouterons un trait au milieu du rectangle du haut, qu'il suffira de monter avec un outil spécial pour "tirer" ce rectangle en forme de toit. Enfin, pour faire les fenêtres nous sculpterons des rectangles sur les murs.

Les matériaux et textures

Une fois la forme créée, il faut lui donner une matière, à l'aide de couleurs et de différentes natures de l'objet que l'on peut définir grâce à une base de donnés disponible dans le logiciel, comme les tuiles ou les effets de crépis par exemple. Ceci permet un rendu plus réaliste et donc une impression de 3D accentuée à travers ces effets de matière et notamment la façon dont ils sont éclairés.

Pour cette étape, nous avons fait une autre maison à plus petite échelle pour pouvoir voir les effets de matériaux, car sur le premier projet les proportions sont trop grandes pour distinguer ces effets, et l'image donne l'impression qu'il n'y a que des couleurs unis sur les différentes surfaces. L'échelle que nous prendrons est l'échelle humaine.

La création des personnages

Après avoir fait le décors, les lieux, il reste à ajouter les personnage à l'image. On peu ajouter des personnage déjà existant sous forme de photo par exemple ou dans un fichier de donné du logiciel, ou on peut en créer soi-même de la même façon que l'on fabrique les décors.

Les autres des étapes

Les autres étapes de la création d'une image de synthèse ne concernent plus directement l'impression de 3D, elles servent seulement à la réalisation d'un projet différent : une vidéo le plus souvent, pour le cinéma par exemple. Le rigging consiste en la modélisation de la structure de l'objet, c'est-à-dire la transformation en marionnette des objets en y plaçant toutes les articulation pour permettre l'étape suivante, qui est l'animation. Pour procéder à l'animation, il faut d'abord choisir les objets que l'on souhaite mettre en mouvement : les corps rigides (pièce, immeuble, ...) ne sont généralement pas déformés, alors que les corps flexibles comme les personnages ou les animaux peuvent être amené à une déformation de leur structure, possible grâce aux articulations précédemment définies. Il y a plusieurs types d'animation : On peut procéder par "key framing", qui est une animation faite totalement à la main, par simulation, où l'on applique grâce à un ordinateur des équations physiques sur un objet pour créer du mouvement (Le poids, l'inertie, la vitesse, ...) de façon automatique, ou encore par Slow motion, système utilisant des capteurs repérables dans l'espace et le temps placés sur une personne réelle aux articulations correspondantes à celles du personnage de synthèse, où les mouvements captés sont traduits dans le logiciels pour être reproduits directement par l'objet sur l'écran. cette dernière méthode permet d'obtenir un résultat très réaliste rapidement et facilement, mais elle reste peu utilisée car elle est peu rentable. 

Une fois ce travail terminé, il faut s'occuper de la lumière et de la caméra, c'est la que l'on reproduit l'ombre et la lumière comme sur un plateau de cinéma pour donner la position de la caméra, et, dans le cas du cinéma, pour faire passer des émotions. C'est la détermination d'une profondeur, d'un point de vue.

On ajoute ensuite les effets (terre, poussière, pluie, fumée, feu, ...) en se basant sur des équations physiques également. Enfin, on s'occupe du rendu : la mise en place de tout les éléments, l'interprétation de toutes les données pour fabriquer le film, et une fois toutes les images prêtes, on procède au composing : c'est la finition, l'assemblage des images et la correction des petites erreurs restantes, l'ajustement.

Une fois toutes ces étapes réalisées, l'image de synthèse est prête à être utilisée, soit fixe, soit en mouvement sous forme de film. Grâce aux formes, aux proportions, au repère mathématique (O,x,y,z), aux équations mathématiques et physiques et aux jeux d'ombres et de lumières, les images de synthèse permettent sur un écran d'ordinateur plat de représenter une impression de 3D de façon semblable à un peintre sur une toile, cependant, ces images ne sont pas réellement en 3D, car chaque œil reçoit la même image, la 3D perçue n'est donc qu'une illusion d'optique recréée par le cerveau. Pour voir ces images de synthèse en 3D comme si elles étaient réelles, il faudrait les voir sous deux angles de vue différents et envoyer chaque vue à chaque oeil pour reproduire la vision naturelle de l'homme : c'est la stéréoscopie. C'est un des procédés notamment utilisés pour le film Avatar. Pour cela, il n'est pas nécessaire de recréer entièrement l'image avec un autre point de vue, il suffit de la tourner légèrement sur le logiciel.

 

Voici un autre exemple réalisé avec un logiciel plus performant et par un professionnel qui donne un rendu beaucoup plus réaliste que notre production.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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