Qu'est-ce qu'un polygone en modélisation 3D?

Chaque polygone est composé d'au moins trois sommets et côtés, qui se rejoignent pour créer une forme fermée. Trois sommets (ou points) forment un triangle. Avec quatre sommets, on obtient un quadrilatère. Autant que possible, la norme est d'utiliser uniquement des triangles et des quadrilatères dans un maillage. Les polygones qui possèdent plus de quatre côtés, désignés sous le terme de « n-gones », sont à éviter car ils risquent de créer des artefacts dans vos textures et matériaux.

Savoir de quoi sont constitués les polygones permet de les manipuler et de les modifier plus facilement lors de la modélisation. Révisons plus en détail les éléments d'un polygone et leur place dans le maillage d'un modèle 3D.

Un sommet correspond au point de croisement de deux côtés. Le déplacement d'un sommet aura également une incidence sur la position de ces deux côtés.

Dans les programmes de modélisation, un côté apparaît comme une ligne. Un côté possède deux sommets, un à chaque extrémité. Lorsqu'au moins trois côtés se rejoignent à leur sommet, cela forme un polygone : dans ce cas, un triangle.

Une face est la forme plane 2D qui apparaît lorsqu'un polygone est créé. De nombreuses applications de modélisation de polygones permettent de sélectionner une face particulière et de modifier sa position dans votre maillage. Le déplacement d'une face entraîne bien entendu le déplacement des côtés et des sommets qui la forment.

Pour prendre un exemple simple de polygones et de modèles 3D, imaginez un cube basique. Un cube possède six faces, douze arêtes et huit sommets, reliés ensemble pour créer un objet unique. Avec ces principes de base, les spécialistes en image de synthèse peuvent utiliser les polygones pour créer n'importe quelle forme.

Si on révise le maillage, ou le wireframe, d'un objet 3D, on peut voir les nombreux polygones combinés les uns aux autres pour créer une forme, qu'il s'agisse d'un visage ou d'un objet totalement imaginaire.

En matière de modélisation de polygones, quelques termes techniques sont bons à connaître.

Un modèle high poly fait référence à un maillage créé de manière extrêmement détaillée, généralement sans tenir compte du nombre final de polygones. Il est d'ailleurs fréquent que les modèles high poly ne comprennent aucun polygone. Ils sont le plus souvent générés à l'aide d'une méthode 3D basées sur des voxels.

Un voxel correspond, en 2D, à un pixel. Chaque pixel comprend de l'information de couleur. C'est la même chose pour un voxel. Il s'agit d'un point comprenant certaine information 3D et chacun a sa place sur un quadrillage tridimensionnelle.

Cette méthode permet de modéliser des objets 3D en temps réel. Une fois terminé, le modèle 3D peut être exporté en tant que maillage. Dans ce cas, les algorithmes informatiques se chargent de la modélisation polygonale. Les résultats sont souvent impressionnants, mais avec un nombre de polygones très élevé, d'où le terme « high poly ».

Dans de nombreux secteurs, les modèles 3D avec un petit nombre de polygones sont privilégiés. Souvent, le terme « low poly » désigne un modèle qui, non seulement possède un petit nombre de polygones, mais aussi dont le maillage a été recréé ou optimisé pour réduire le nombre de polygones.

Cela nous amène à la retopologie, le processus consistant à transformer un modèle high poly en un modèle low poly. Il existe différentes méthodes et certaines applications proposent même des outils particuliers pour faciliter le processus de retopologie. Pour bien des artistes, c'est une étape nécessaire dans leur processus.

La plupart du temps, les artistes facilitent la topologie mais intègrent la version high poly, plus complexe, à la texture des objets. Cela permet de perdre le moins de détails possible tout en optimisant considérablement les performances du modèle.

Voici quelques techniques de base que vous pouvez utiliser lors de la création de polygones pour la modélisation 3D.

L'extrusion est un outil de modélisation de base permettant de sélectionner une partie d'un objet 3D, généralement une face ou un côté, puis de l'extruder vers l'intérieur ou l'extérieur. Cela permet d'ajouter une extension à la forme initiale ou de créer un tunnel dans cette forme.

La subdivision est un outil pratique pour créer des modèles 3D impeccables à partir de polygones. Reprenons notre exemple de cube, avec ses six faces. Il est possible de diviser chaque face de ce cube en plusieurs parties plus petites. On peut par exemple couper le cube une fois verticalement et une fois horizontalement, et diviser ainsi chaque face en quatre faces plus petites.

La subdivision est une technique très efficace pour augmenter le nombre de polygones tout en utilisant une forme de base comme point de départ de la modélisation. De manière générale, la subdivision peut se faire de deux façons.

• Subdivision uniforme. L'objet est subdivisé de manière égale. Cela a une incidence sur l'ensemble du maillage.

• Subdivision sélective. Dans cette méthode, l'artiste ne sélectionne qu'une seule partie, par exemple une face, et applique le nombre de subdivisions souhaité. Le reste de l'objet reste inchangé.

En règle générale, les bords d'un modèle sont parfaitement nets. Prenons à nouveau l'exemple du cube, où deux faces partagent un bord. On peut manipuler l'angle entre deux faces pour faire en sorte qu'il soit droit, obtus ou aigu, mais le bord lui-même restera bien net.

Les outils de biseautage permettent de sélectionner un côté puis d'ajouter des biseaux afin d'adoucir les bords. C'est un outil pratique, mais il doit être utilisé avec précaution, car il peut facilement entraîner l'ajout de polygones indésirables ou causer des conflits avec la topologie si un trop grand nombre de détails sont ajoutés à un biseau.