TUTORIAL 1 : Modelage 3D - Dune, Baron Harkonnen

Auteur / By : Emmanuel Asset

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Ce tutorial est le premier d'une série de 6 leçons qui vont aboutir à la réalisation d'un visuel sur le thème de DUNE, le Cycle de Frank HERBERT. Ces leçons porteront sur différents aspects de l'infographie 3D : modelage, dessin et application de textures, mise en scène, effets spéciaux, etc... Elles sont présentées de façon accessible aux débutants tout en offrant, je l'espère, quelques astuces aux plus chevronés.
Le cours développé ici consiste à réaliser la tête du Baron Vladimir Harkonnen par simple segmentation et mise en forme de maillage. C'est une technique de base très utilisée surtout dans le temps réel puisque l'on contrôle entièrement la définition du modèle en terme de nombre de polygones. Il faut garder à l'esprit qu'un modèle à maillage serré, riche en polygones, sera généralement plus proche de la réalité mais au prix de ressources système plus importantes.
Nous allons travailler sur TrueSpace, de Caligari. Il s'agit d'un logiciel de 3D abordable, tant sur le plan de son prix que de celui de sa simplicité d'utilisation. Toutefois, pour égaler les grosse pointures telles que Max ou Lightwave, il faudra y ajouter de nombreux outils complémentaires (plugins), absents dans la version de base. La version utilisée ici est la 4.3. La version 5.1 est encore plus conviviale tout en exigeant toujours l'ajout de plugins pour un résultat et un confort optimums.

1- Ouvrons une nouvelle scène. La première tâche dans TrueSpace est de configurer le plan de travail. Nous choisissons le mode Direct3D ( Préférer l'OpenGL pour des stations à base de cartes Nvidia ou ATI ) et nous plaçons 3 vues complémentaires ( haut, côté et face ) à gauche du plan de travail. L'affichage est réglé pour le moment en mode fil de fer, mais nous verrons plus loin l'utilité de basculer sur les modes transparent, surfaces pleines ou texturées pour une bonne vision du modelage.

 

2- Je vais créer un nouveau volume au centre de la scène. Il s'agit d'un simple cube à six faces. Selon l'objet à modéliser, on partira quelquefois d'une autre forme de base, telle qu'une sphère ou qu'un cône. Pour cet exemple, j'ai retenu le cube.

Il est toujours impressionnant de découvrir qu'à partir d'une forme aussi simple, on peut obtenir un modèle de la complexité d'une tête humaine.Mais tandis qu'un sculpteur enlève de la matière en taillant dans son bloc, l'infographiste 3D, lui, ajoute du maillage et modèle les arêtes à la manière d'une pâte à modeler.

3- L'outil fondamental de modelage par maillage dans Truespace se cache derrière l'icône "Point Edit" : Un clic gauche nous ouvre un petit panneau flottant de 12 icônes. La deuxième colonne permet de séléctionner une pointe, une arête ou une face de l'objet. Les vertex sélectionnés sont ensuite déplacés dans l'espace 3D avec les 3 outils de la première colonne. Voilà pour le principe.

Je sélectionne les faces avant et inférieure de mon cube puis je clque sur l'icône "Sweep", à la droite de "Point Edit". 4 nouvelles faces sont alors crées perpendiculairement aux faces sélectionnées.Je veille à ce que l'objet entier soit sélectionné ( icône "Object Tool" ) puis je clique sur l'icône "Quad Divide" qui a pour rôle de diviser chaque face en 4. Notre objet a maintenant pas moins de 58 faces ! Pour bien les identifier, je configure l'affichage ne mode "Transparent Outline"

4- Maintenant, je vais donner une forme globale à ma tête en déplaçant les arêtes. Je commence par sélectionner les faces qui correspondent à la base du cou, puis je les étire selon le croquis au crayon réalisé auparavant. De la même manière, je forme le crâne en étirant quelques pointes. Pour ne pas m'encombrer de trop de polygones à ce stade, j'utilise l'outil "Weld Vertices" à certains endroits. Cet outil fusionne les polygones adjacents à l'arête sélectionnée.
5- Nous avons maintenant une forme de tête à peu près constituée. Une tête est généralement symétrique. Aussi, pour gagner du temps lors du façonnage des yeux, du nez ou de la bouche, nous allons scinder la tête en 2 et ne travailler que sur une moitié.Pour cela, je crée un gros cube et je le dispose de façon à ce que l'une des faces traverse la tête en son milieu.Il ne reste qu'à effectuer une simple opération boléenne de soustraction : "tête-moins-cube". Et on se retrouve avec notre demi-tête.
6- A ce stade, je vais travailler en mode d'affichage surfaces pleines avec les vertex visibles. Je choisis un éclairage de lumière blanche parmis les éclairages par défaut. qui mettra mieux en évidence les angles des faces qui composent mon modèle.Je commence à décomposer les faces primaires en polygones rectangulaires. Un clic-droit sur l'icône "Polygon Draw" me donne accès à 6 autres icônes. Toutes ont leur utilité mais nous emploierons surtout "Add Edges" qui scinde un polygone en liant deux de ses arêtes, et "Polygon Draw" qui ajoute des pointes sur une face.En ajoutant quelques arêtes et en les déplaçant, je donne la forme des joues et de l'arcade sourcillaire.
7- Un bon moyen pour ajouter des polygones tout en jouant sur le relief est d'effectuer des opérations boléennes. Nous allons procéder ainsi pour façonner les yeux. L'orifice du nez sera réalisé avec une autre méthode.Je crée donc un cylindre à 7 faces de longitude et 2 de latitude. Je lui donne une rotation de 90° puis je l'étire avec "Object Scale" : l'un des outils de façonnage des primitives afin de lui donner la forme de l'ouverture des paupières. Je le positionne précisément sur la tête et je fais ma soustraction : "tête-moins-cylindre".

8- Voilà notre orbite creusée ! L'opération boléenne a donc créée 7 nouvelles arêtes sur le visage, ainsi que 8 nouvelles faces à l'intérieur de la tête.Je sélectionne la face du fond, je la tire vers l'avant et je réduis sa surface puis je clique sur l'icône "Sweep". Sweep crée une copie de la face choisie liée à l'originale. En déplaçant la nouvelle face crée vers l'intérieur du modèle, on obtient l'équivalent d'une opération boléenne de soustraction. La différence est que nous disposons à présent d'un nombre de polygones conséquent au niveau des paupières.

Avec l'outil "Add Edges", je lie les pointes des contours de l'oeil aux pointes des polygones adjacents.

9- Notre visage prend forme humaine. Il reste à lui ajouter un nez et une bouche.

Pour le nez, je segmente les polygones adjacents et j'avance légèrement les faces.

Pour la bouche, c'est un peu différent : j'utilise "Polygon Draw" pour faire le contour de la bouche. Ensuite, je sélectionne les faces correspondant à la lèvre supèrieure et je clique sur "Sweep". Un petit coup de "Weld Vertices" pour supprimer les faces superflues et voilà une lèvre ébauchée. On fait de même pour la lèvre inférieure.

Sur le reste du visage, le crâne et le cou, je poursuis mon travail de segmentation en produisant surtout des polygones à 4 arêtes.

10- Le travail sur les polygones gagne en clarté en passant en mode transparent, surtout au niveau du nez et de la bouche où des arêtes sont masquées par d'autres polygones.

On adoucit la forme du nez et des lèvres en ajoutant judicieusement des polygones, en étirant et en appliquant des rotations aux faces ou aux arêtes.

L'essentiel est prêt. Nous allons maintenant reconstituer la tête entière. Pour cela j'effectue une copie de la demi-tête (CTRL+C) à laquelle j'effectue une symétrie ( icône "Mirror" ).

Ensuite, je me sers d'un plugin nommé Fusion de Chikara Kojima pour relier les deux moitiés.

11- Notre tête est assemblée. Nous pouvons entreprendre le travail plus fastidieux de la finition.

La forme est encore assez grossière. Nous voulons donner au visage une expression, des plis aux cou, des joues tombantes, etc... A chaque endroit concerné, on ajoute des polygones.

Il nous faut également des oreilles. Là, je me suis servi d'oreilles en 3D réalisées précédamment et stockées dans une librairie. Les yeux, les oreilles, des perruques, sont autant d'éléments réutilisables à quelques modifications près. La réalisation d'une oreille pourrait faire l'objet d'un tutorial complet.

12- On peut maintenant commencer à trianguler au cas par cas. La triangulation consiste à lier deux pointes d'un polygone rectangulaire pour en faire deux triangles. En effet, si les 4 pointes du polygone ne sont pas sur le même plan, le logiciel produira une erreur au moment du rendu. C'est également un bon moyen d'affiner la définition du modèle.

A chaque fois, deux solutions se présentent : lier le côté supérieur droit au côté inférieur gauche ou bien le contraire. Le résultat n'est pourtant pas le même ! Là encore, le choix est à décider a cas par cas. Lorsque le résultat n'est pas satisfaisant, il suffit de supprimer l'arête en question avec l'icône "Erase Vertice"

13- Jusqu'à présent, nous avons manipulé un objet revêtu du matériau par défaut, c'est à dire blanc, mat et non lissé. Il est temps d'utiliser les shaders de TrueSpace pour lisser et donner une texture de peau à notre tête de pierre taillée au burin.

Le Shader est le "Phong" par défaut, lissé et peint en mode "Layered Colours" : je mélange une texture de rochers avec une couleur unie pastel. Le mapping UV de notre cube primitif a été chamboulé par l'ajout successif de polygones. Nous créeons donc un nouveau mapping UV en forme de cylindre ( clic-droit sur "UV Projection" ).

Voilà notre tête habillée d''une peau à l'aspect un peu synthétique mais qui va nous permettre d'affiner encore les subdivisions triangulaires.

Ajoutons une paire d'yeux bleuis par l'Epice d'Arrakis pour faire plus vivant et paufiner le travail du regard ( nez, arcades, valises, sourcils, etc... )

14- Nous disposons maintenant d'une belle tête d'un total d'environ 500 faces. Elle serait tout à fait satisfaisante pour du temps réel mais nous voulons un résultat encore plus convaiquant.

L'étape de lissage ultime passe souvent par l'utilisation des fonctions NURBS et TrueSpace dispose heureusement en standard d'un outil de conversion en surfaces NURBS. Pourtant, si ces fonctions sont puissantes, elles restent également gourmandes en ressources.

Alain Bellon propose ThermoClay, un autre plugin pour TrueSpace qui lisse de manière tout à fait satisfaisante, sans triangulation, et avec des subdivisions très judicieuses. Nous entrons la valeur 1 dans les trois champs de ThermoClay et lançons le calcul.

15- Le portrait est presque achevé. Remplaçons les lumières par défaut par des spots de couleur verte, jaune et mauve et lançons un calcul de rendu en mode RayTracing pour visionner le résultat.

Il restera à fignoler les textures, ajouter quelques poils aux sourcils, et faire une ébauche de vêtement. Ce que nous verrons dans les prochains Tutorials..

La réalisation de cette tête nous aura occupé pendant près de deux heures, soit deux fois moins que la réalisation de ce tutorial !