Modélisation 3d pour les personnes vivant avec handicap.

I.2.2. Rendu

Le rendu est une phase qui consiste à transformer l'espace 3D en une image 2D. Le rendu est généré par un ou des programme(s) qu'on appelle moteur de rendu 3D, intégré(s) ou non au logiciel de modélisation.

Monteur De Rendu

Le moteur de rendu, est un logiciel ou un programme intégré à un logiciel de modélisation qui permet la transformation de l'univers 3D à l'univers 2D (écran) !

Figure I.1 : Représentation du moteur 3D

Le rendu est constitué de plusieurs phases :

ü Calcul de l'éclairage (on parle d'illumination) ;

ü Projection dans le plan d'observation. ;

ü Dessin à proprement parler avec application éventuelle de textures.

Il se peut que certaines de ces phases soient réalisées en même temps (dans les cartes 3D par exemple).

Calcul de l'éclairage

1. Calcul de l'éclairage locale

ü L' algorithme de Gouraud, est une méthode de rendu très simplifiée puisqu'elle consiste à interpoler sur l'image en 2D, ligne par ligne au niveau des pixels, les valeurs d'intensité de l'intérieur d'un polyèdreselon les intensités de ses voisins : c'est un lissage 2D.

ü L' algorithme de Phong est un ombrage 3D qui permet d'avoir un volume et un effet de matière, en fonction de la source de lumière et de propriété de réflexion de la lumière du matériau en chaque point du polyèdre, par interpolation des normales aux sommets.

2. Calcul de l'éclairage locale

La radiosité calcule les échanges d'énergie lumineuse entre éléments de surface de la scène en tenant compte de leurs propriétés de réflexionet d' absorption. Cela nécessite de décomposer la scène en élémentsfinis de surface. Cela permet des éclairages naturellement doux. Cette technique associée au lancer de rayons et à d'autres voisines permettant les inter-réflexions est une technique d' illuminationglobale.

Projection

Les objets ainsi définis par des nombres peuvent ensuite être dessinés sur un écran ; les triplets de valeurs (x, y, z) sont transformés en points du dessin. Ce rendu utilise généralement la notion de Perspectivelinéaire : plus l'objet est loin, plus il est dessiné petit ; ce procédé est parfois qualifié de « vraie 3D » ou de « vision naturelle ».

La position des points s'obtient facilement. Un produitmatricieleffectue un changement de coordonnées, vers un repère dont l'origine est le point de vue, l'axe de profondeur z' est la direction principale, perpendiculaire à la surface de rendu, et les deux autres axes, x' et y' sont parallèles à la largeur et la hauteur de la surface de rendu. Un produit scalaire par le quotient de la distance entre point de vue et surface de rendu et la cote sur l'axe z' de profondeur, ramène ensuite tous les points dans le plan de visualisation.

La perspectiveaxonométrique, dont la perspectivecavalière et les projectionsorthogonales (notamment la perspectiveisométrique, voir aussi Géométriedescriptive) est une perspective linéaire pour une distance d'observation infinie. La taille de l'objet ne varie pas avec l'éloignement ; l'éloignement est figuré par un déplacement dans le plan de la figure. Elle s'obtient également par calcul matriciel.

Le rendu doit généralement déterminer quelles sont les parties visibles et les parties cachées. Les techniques de la synthèse d'images 3D ont d'abord distingué les algorithmes de calcul des faces cachées qui travaillaient dans l'espace 3D de la scène et ceux du rendu photoréalismequi travaillaient dans l'espace 2D de l'image (pixels). Les algorithmes de rendu actuels réalisent les deux fonctions simultanément.

D'autres algorithmes de rendu tiennent compte du fait que les détails et les contrastes s'estompent avec l'éloignement ( perspectiveatmosphérique).

Dessin

À ces types de perspective, on associe un type de dessin :

ü Z-buffer (tampon de profondeur des pixels), utilisant l' algorithmedit du peintre (qui peint la scène en partant du fond puis successivement les sujets de plus en plus rapprochés) pour afficher les scènes constituées de polygones ou de structures plus évoluées comme les nurbs, et qui gère correctement l'affichage de polygones entremêlés à la précision de l'affichage car le tracé se fait pixel par pixel. C'est une méthode 3D de calcul de faces cachées à l'échelle des pixels car elle conserve la profondeur de chaque pixel.

ü Le lancerderayon (raytracing, dont est dérivé le raycasting), simulant le parcours inverse de la lumière de la scène vers l'oeil. Cette technique permet de simuler relativement facilement les phénomènes physiques que sont réflexion et réfraction ainsi que les ombres portées mais crée des scènes trop pures et irréalistes. Dans ce cas, la projection est réalisée en même temps que le dessin car tracer un rayon implique de le projeter dans la scène 3D.

ü Autres.