Logiciels pour la modélisation organique

Logiciel de modélisation 3d

Définition

Un logiciel de modélisation tridimensionnelle, ou modeleur 3D, est un logiciel qui sert à créer des scènes 3D, composées de formes complexes, ou objets, en trois dimensions à partir de primitives de bases ou de définition analytique. Les modeleurs 3D sont utilisés aussi bien dans l’industrie en conception assistée par ordinateur que par les infographistes qui réalisent des scènes dédiées aux jeux vidéo, à la réalisation d’animations pour le cinéma et à la création de présentations ou d’environnements de réalité virtuelle[6].
L’intérêt est de pouvoir simuler des idées (construction, domaine médical, aménagement ameublement) dans le monde virtuel avant de les mettre en oeuvre dans le monde réel. Les options peuvent ainsi être testées et partagées.

Principe

Les logiciels de modélisation 3D se basent essentiellement sur la manipulation de formes de base. Ces formes de base utilisées peuvent être des cubes, des sphères ou des cônes.
Le logiciel propose généralement un ensemble d’outils qui permettent de modeler ces formes de base afin d’obtenir des formes plus complexes, comme une voiture ou un personnage. Ces outils de modélisation peuvent être de simples transformations géométriques, et de la Géométrie de Construction de Solides ou peuvent réaliser des transformations plus complexes, permettant de modifier des morceaux de la forme, de les découper ou de les tordre dans tous les sens. Les logiciels de modélisation 3D peuvent intervenir sur d’autres attributs comme la texture de l’objet, sa couleur, la manière dont elle transforme la lumière, etc.
Le logiciel est également capable de gérer la position et l’orientation d’une caméra et la présence de différentes sources de lumière, permettant ainsi de regarder un point précis de la scène et d’en éclairer certaines parties. Le module de rendu permet alors de créer des images correspondant aux scènes réalisées.
La scène ainsi obtenue sera sauvegardée dans un fichier selon un format donné, afin qu’elle puisse être utilisée exploitée directement ou utilisée par un autre programme (créer des animations ou des jeux).

Quelques logiciels de modélisation tridimensionnelle

Voici une liste de logiciels informatiques de modélisation 3D qui sont utilisés pour l’élaboration d’une représentation mathématique d’une surface en trois dimensions d’objets.

3Dstudio max

3D studio Max est une application de pointe de l’industrie pour la visualisation la conception, le développement de jeux et d’effets visuels. 3ds Max est puissant et suffisamment flexible pour les professionnels, mais assez intuitive pour les débutants avec une interface utilisateur et film d’apprentissage pour apprendre les concepts de base permettant une efficacité professionnelle de la modélisation, animation, texture et techniques d’éclairage [7].
Leader des logiciels d’animation et de visualisation depuis sa création, 3ds max est utilisé dans l’architecture, la simulation, le design, l’audiovisuel. 3ds Max est ainsi conçu sur une architecture modulaire, le logiciel est actuellement en version 2016 (3ds max 2016) et est développé par Autodesk. Le tableau1.1 donne une liste d’applications réalisées avec 3DSmax [8]. La communauté mondiale pour ce logiciel est vaste, aider à trouver des tutoriels, des conseils, de l’emploi, et plus encore.

AutoCAD

Édité par Autodesk, AutoCAD est un outil de modélisation 3D extrêmement complet destiné avant tout aux industriels avec des besoins en CAO avancée. Créé en 1982, il s’agit de l’outil de dessin industriel assisté par ordinateur le plus répandu dans les entreprises. Notez qu’il existe une version d’essai gratuite [9].
AutoCAD est développé pour Windows et pour Mac OS [10]. La figure1.13 représente l’interface graphique d’autoCAD.

BLENDER

Devenu absolument incontournable et d’excellente qualité, Blender est une suite gratuite et open-source de modélisation 3D extrêmement complète, qui permet également aux graphistes l’animation, le rendu 3D photo-réaliste, la simulation, la composition, ou encore de réaliser des vidéos et jeux [9].
Créé et entretenu par une fondation néerlandaise, Blender fonctionne aussi bien sous Linux, Windows ou Mac OS. Il dispose par ailleurs d’une bibliothèque très fournie d’extensions qui permettent d’ajouter des générateurs (d’arbres, de nuages, de particules, de paysages….), des options de modélisation, des objets, des scripts, des options d’importation ou d’exportation. La figure1.14 représente l’interface graphique de Blender.

CINEMA 4D

Comme son nom l’indique, Cinema 4D est avant tout un logiciel de création 3D fait pour la vidéo ultra réaliste destinée à la télévision ou au cinéma, même s’il est aussi parfois utilisé pour les jeux vidéo. Créé en 1999 sous le nom de Fastray, le logiciel est édité par l’Allemand Maxon, qui en propose plusieurs déclinaisons pour les architectes, designers ou professionnels du cinéma [9].
C’est une application idéale pour le graphisme animé, la modélisation la texture (textures dynamiques telles que des cheveux), la simulation (basées sur la dynamique des corps ou des tissus) et le rendu.
Alors que la plupart des grandes entreprises ont tendance à utiliser Maya et 3DS Max, certains ont opté pour Cinema 4D notamment pour la réalisation Spiderman 3, Watchmen, et le film d’animation  » Tempête de boulettes géantes « . Cinema 4D est gratuit pour les étudiants ; il suffit d’envoyer une copie de sa carte étudiant à l’éditeur. La figure 1.15 représente l’interface graphique de CINEMA 4D.

AUTODESK MAYA

Destiné au cinéma, à la télévision et aux jeux vidéo, Maya est l’outil de référence chez les artistes 3D qui veulent modéliser, animer, simuler ou rendre des scènes en 3D avec un logiciel tout-en-un.
Maya est utilisé pour l’animation, la modélisation, la simulation et le rendu. Cependant son domaine de privilège est l’animation 3D. Pour cela, Maya est souvent utilisée par les industries des films et des jeux en raison. Maya permet des simulations 3D incroyables (effets d’atmosphères, de liquides, de particules,… ajouter des cheveux, du feuillage, ou encore provoquer des animations basées sur des modèles physiques complexes). Parmi les applications les plus connues, citons Harry Potter et le creux mortifère. C’est également le cas avec des jeux populaires, tels que Call of Duty, Halo, et médaille de hono.

Certains des avantages les plus remarquables de l’utilisation de Maya sont :
 un large éventail d’outils, pour faire des animations complexes facile à créer.
 rendu en temps réel permettant aux artistes de travailler dans un environnement qui correspond presque à la sortie finale.
 ouverture de la plateforme de données, permettant aux artistes de tester rapidement des représentations de scène différente pour un résultat optimal. Maya est détenu par Autodesk, qui détient aussi son concurrent 3DS Max, moins cher et moins complet, mais aussi plus répandu dans l’industrie du jeu vidéo [9]. Maya fonctionne principalement sous Linux mais aussi sous Mac OS X et Microsoft Windows. La société Alias a été rachetée en octobre 2005 par Autodesk|discreet (compagnie développant plusieurs logiciels primés dans le monde du graphisme tels que Flame, Inferno, Combustion ou 3D Studio Max) [11]. La figure1.16 représente l’interface graphique de Maya.

MUDBOX

Mudbox est un logiciel de peinture et de sculpture numérique qui offre aux artistes 3D un ensemble d’outils intuitifs et tactile pour créer et modifier des textures de la géométrie 3D [13].
En effet Mudbox, comme son principal rival, ZBrush, permet de sculpter en temps réel sur un objet en 3d. Cette utilisation devient de plus en plus courante pour finaliser ou détailler un modèle réalisé, notamment dans l’industrie du cinéma [14]. graphique de Mudbox.

SKETCHUP MAKE

Autrefois connu comme « Google Sketchup », Sketchup Make est la version gratuite de la suite de dessin 3D désormais éditée par Trimble. Surtout pensée pour réaliser des dessins d’architecture ou d’aménagement intérieur, Sketchup s’adapte néanmoins très bien à tous les besoins de modélisation 3D, que ce soit pour la construction, la menuiserie, la conception d’objets industriels design, le cinéma, le jeu vidéo ou l’impression 3D [9].
Extrêmement facile à prendre en main grâce à son interface très intuitive qui donne l’impression de dessiner au crayon (d’où son nom), Sketchup est beaucoup plus riche qu’il n’y paraît au premier abord et offre de nombreuses possibilités pour concevoir et modifier des créations 3D.
Contrairement à Blender, Sketchup Make est avant tout un logiciel de modélisation et ne permet donc pas à la base de réaliser de rendu 3D photo-réaliste ou de créer des animations complexes. La figure1.19 représente l’interface graphique de Sketchup Make.

Le logiciel de Maya

Rendu et matériaux

Dans ce volet nous allons aborder les notions d’éclairage « Lighting » de rendu « Rendering » et l’ombrage avec le « Shading ».

Différents types d’éclairages et configurations

Nous allons d’abord voir comment mettre en place l’éclairage, avec le choix d’une lampe et le réglage de ses paramètres. Un bon éclairage est très important à prendre en compte pour bien exposer les éléments qui composent la scène ainsi. Ce qui permet d’avoir un rendu plus attrayant et plus réaliste.

Les différentes sources lumineuses

Maya propose un ensemble de types de lampes que l’on peut ranger en trois catégories, [42]. :
 les lampes omnidirectionnelles qui éclairent dans toutes les directions
 les lampes directionnelles comme les projecteurs qui éclairent un endroit précis
 l’éclairage indirect qui est provoqué par les rebonds de la lumière (faire rebondir la lumière demande un moteur de rendu et des paramètres spécifiques, Mental Ray permet cela).

Créer une lampe

On peut créer une lampe à partir du menu principal en choisissant Create -> Lights -> la lampe désirée, ou bien à partir du Shelf en cliquant sur Rendering (figure 3.2.35).

Table des matières

Introduction générale
Chapitre 01 : modélisation 3d
I. Introduction
II. Définitions (vocabulaire de 3d)
III. La modélisation, mais pas seulement
Le monde en 4 dimensions
Faut-il savoir dessiner pour être bon en 3D ?
IV. Les applications de la 3d
IV.1. Quelques exemples d’applications 3D
IV.2. Le domaine médical
V. Logiciel de modélisation 3d
V.1. Définition
V.2. Principe
V.3. Quelques logiciels de modélisation tridimensionnelle
V.4.Choix d’un logiciel
VI. Logiciels pour la modélisation organique
VI.1. Introduction
VI.2. Autres fonctionnalités des logiciels organiques
VII. CONCLUSION
Chapitre 02 : ZBRUSH
I. Introduction
II. Présentation de l’interface de zbrush
III. Le pixol
IV. Premiers pas avec zbrush
IV.1 La LightBox
IV.2 La palette Tool
IV.3Enregistrer, exporter ou importer un mesh
IV.4Connecter ZBrush à un autre logiciel de 3D avec GoZ (GoZBrush)
IV.5Les SubTools (sous-objets)
IV.6Positionner les meshes avec TransPose
IV.7Base mesh organique avec les ZSpheres
IV.8Dessiner un concept rapide avec Quick Sketch ou PaintStop
IV.8. 1. Dessiner une silhouette rapide avec QuickSketch
IV.8. 2. PaintStop
IV.9. Utiliser SpotLight pour avoir des images de références
IV.10. Les bases de la sculpture
IV.10. 1. Sélection d’une brush et réglages basiques
IV.10. 2. Des brushes de tous types
IV.10. 3. Sélection rapide des brushes
IV.10. 4. Utiliser et régler une brush
IV.10. 5. Les principales brushes à retenir
IV.10. 6. Effets des Alphas, Strokes et LazyMouse
IV.10. 7. Geler avec les Masks
IV.10. 8. Quelques techniques avec les PolyGroups
IV.10. 9. La palette déformation
V. Personnaliser l’interface
V.1. Ranger les palettes dans les contenaires et sauvegarde de l’interface
V.2. Faire sa propre palette en 3 étapes
V.3. Changer la couleur du fond de ZBrush
VI. Principaux raccourcis zbrush
VII. Conclusion
Chapitre 03 : Le logiciel Maya
Introduction
Partie 1 : Découverte de l’interface
I.Un ordinateur pour l’infographie 3d
I.1 Le processeur
I.2 La mémoire vive
I.3 La carte graphique
II.Présentation
III.L’interface de maya
III.1. Menu principal
III.2. Status Line
III.3. Shelves
III.4. Panel Menu / III.5.Panel Toolbar
III.6. Tool Box
III.7. La barre des Layouts
III.8. La scène ou Viewport
III.9. Time Slider
III.10. Range Slider
III.11. La barre des commandes
III.12. Help Line
III.13. Channel Box
III.14. Layer Editor
III.15. bis- Hotbox
Partie 2 : Rendu et matériaux Physique \Les effets spéciaux
I.Les effets spéciaux
I.1 Effets spéciaux pré créés
I.2 Les nParticules
II.Rendu et matériaux
II.1 Différents types d’éclairages et configurations
II.2 Rendu
II.3 Gérer les shaders et les paramétrer
II.4 Découverte des UVs
Partie 3 : Animation
I.Entrez dans la 4e dimension
I.1 Les images par seconde (frames)
I.2 Modifier le nombre de frames par seconde
I.3 Time Slider et Range Slider
I.4 Les keys (les clès)
II.Interpolation et Graph Editor
II.1 L’interpolation de mouvement
II.2 Découverte des F-curves et gestion des clefs
II.3 Gérer les accélérations
III.Animer le long d’un chemin avec le Motion Path
IV.Les types d’Animations automatiques
V.Rigging
Partie 4 : Raccourcies
Conclusion
Chapitre 04 : modélisation et animation du développement embryonnaire (2 semaines)
I. Introduction
II. Méthode de modélisation
Partie 1 : Modélisation avec ZBrush
I.Appareil génital féminin
I.1 Les ovaires
I.2 Les trompes de Fallope
I.3 L’utérus
I.4 Le vagin
II. Modélisation de l’appareil génital féminin
III.Spermatozoïde
III.1 Définition
III.2 Structure
IV.Modélisation d’un spermatozoïde
V.La fécondation
V.1. Phénomènes précédant la fécondation
V.2. Déroulement de la fécondation
V.3. Conséquences de la fécondation
VI.Modélisation de l’ovocyte
VII.Modélisation de la fécondation
VIII.La première semaine du développement embryonnaire
VIII.1. Segmentation de l’oeuf
VIII.2. LA Migration
IX.Modélisation de la première semaine de DE
X.La deuxième semaine du développement embryonnaire
X.1. lmplantation (nidation)
X.2. Modifications de l’oeuf pendant la nidation
X.3. L’oeuf à la fin de la 2ème semaine
XI.Modélisation de la première semaine de DE
XI.1 La deuxième semaine du développement embryonnaire
XI.2 Implantation (nidation)
Partie 2 : Animation avec Maya
III. Conclusion
Conclusion générale 
Références bibliographie

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