Modélisation 3d pour les personnes vivant avec handicap.

I.3.5. Modélisation Volumique

Quand on parle de la modélisation volumique, on fait allusion au voxel (mot-valise, créé par analogie du mot pixel, en y contractant « volume » et « element »).

Quand on parle de voxel, on sous-entend un pixel en 3D. Il consiste à stocker une information colorimétrique avec ses coordonnées spatiales, voire temporelles, de positionnement ainsi que, facultativement, une taille relative à l'unité utilisée ou d'autres informations telles qu'une matière. Il s'inscrit plus généralement dans des espaces matriciels, bien que les espaces vectoriels lui soient favorables. On notera que ses coordonnées spatiales peuvent être polaires.

Le point faible du format (par rapport à la 3D vectorielle) est de nécessiter énormément de ressources, tant pour le stockage que pour le rendu qui ne bénéficie pas d'accélération matérielle. Cependant, des algorithmes de compression traditionnels à l'imagerie numérique ou l'informatique peuvent être employés sans difficulté.

Le voxel est principalement utilisé pour le rendu des terrains dans les jeux vidéo (Outcast étant un de ses grands représentants) en utilisant une heightmap combinée avec un Y-Buffer. La technique consiste à afficher le terrain colonne par colonne en ne prenant en compte que les voxels dont la hauteur est supérieure au Y-Buffer, ce dernier prenant comme valeur la hauteur de la dernière colonne affichée. Les parties non visibles de la scène sont ainsi tout simplement ignorées lors du rendu, ce qui offre un fort gain de ressources.

Une des optimisations les plus remarquables offerte par le voxel apparaît lorsque l'on passe de l'utilisation d'une matrice de voxel à l'utilisation d'un arbre ayant comme racine chaque voxel et dont chaque noeud père est un voxel faisant la moyenne de ses fils (couleur, texture). Plusieurs optimisations apparaissent alors :

ü Premièrement, si un noeud contient plusieurs fils ayant toutes les mêmes caractéristiques (couleur, texture), alors il est possible de les supprimer sans perdre en détail ;

ü Deuxièmement, le niveau de détail peut être géré très facilement en parcourant en profondeur l'arbre et en s'arrêtant dès que la taille du voxel est inférieure à la taille d'un pixel.

Ces deux optimisations permettent un gain de mémoire mais surtout une vitesse d'affichage équivalent quel que soit le niveau de détail de l'objet, son gros désavantage étant son coût lors de la modification de l'arbre qui devient alors énorme là où une matrice le gérerait aisément. Le dessin par triangle reste donc le plus courant dans les moteurs 3D.

Quelques moteurs 3D utilisant un rendu par voxel :

ü WinUFO et SimUFO. Il existe un applet Java pour tester WinUFO en ligne. SimUFO permet d'éditer directement le paysage dans le programme ;

ü Auto-montage est un moteur hybride de 3D temps réel de nouvelle génération destiné aux jeux vidéo gérant la géométrie tant en voxel qu'en vectoriel, la physique et l'éclairage.