Qu’est-ce que le displacement mapping ?

Comprendre le displacement mapping

Définition

Cette technique de modélisation 3D consiste à ajouter des détails à un modèle en manipulant sa géométrie à l’aide d’une texture map, aussi appelée displacement map. Une displacement map est en quelque sorte une carte topographique où les crêtes et les creux représentent les détails de la surface du modèle.

Avantages dans le domaine du design 3D

Réalisme optimisé

Le fait de décaler la géométrie d’un modèle lui donne une apparence plus réaliste. Dans le monde physique, les objets sont rarement lisses et parfaits. L’application d’une texture irrégulière renforce donc le réalisme des objets 3D.

Textures détaillées

Les displacement maps ajoutent des détails complexes impossibles ou trop longs à reproduire manuellement.

Profondeur accrue

Les crêtes et les creux de la displacement map accentuent la profondeur, la lumière et les ombres de la texture.

Displacement map et normal map

Utilisation de normal maps dans le design 3D

Les normal maps se focalisent sur la manière dont les surfaces réfléchissent la lumière, donnant ainsi une illusion de profondeur sans modifier la géométrie du modèle. Par un jeu d’ombres et de lumières, l’œil perçoit une texture qui n’existe pas réellement.

Différences entre displacement maps et normal maps

Ces deux techniques servent à ajouter de la profondeur et des textures, mais de manière différente. Les displacement maps modifient le mesh d’une surface, tandis que les normal maps concernent uniquement l’éclairage.

Supposons que vous vouliez créer le modèle 3D d’un mur de briques. Une normal map jouera avec la lumière et les ombres sur les briques pour donner au mur un aspect 3D, là où une displacement map fera ressortir physiquement chaque brique de la surface afin d’obtenir un effet plus dynamique et réaliste.

Une combinaison gagnante

Bien que différentes, les displacement maps et les normal maps n’en sont pas moins incompatibles. L’association des deux techniques permet d’ailleurs d’obtenir des résultats spectaculaires avec des rendus ultraréalistes. Le texturing physique et par effet d’optique des surfaces génère en effet des modèles 3D plus vrais que nature.

Principe de fonctionnement du displacement mapping

Le displacement mapping fait ressortir les détails du modèle en modifiant sa géométrie. Cette technique ne simule pas l’apparence d’une texture, elle ajoute une texture réelle à la surface du modèle.

En entrée : une displacement map haute résolution

La displacement map est une image en niveaux de gris dont les nuances de gris représentent le niveau de displacement (ou mouvement) à appliquer à une partie d’un objet.

• Les zones blanches représentent les points les plus hauts (crêtes).
• Les zones noires correspondent aux points les plus bas (creux).
• Les zones grises couvrent un large spectre : plus le gris est foncé, plus le point est bas, et inversement.

En sortie : un modèle 3D en relief

L’étape suivante consiste à appliquer la displacement map au modèle.

1. Lecture de la map. L’application de modélisation 3D lit les valeurs de niveaux de gris de la displacement map.
2. Modification de la géométrie. Sur la base de ces valeurs, l’application élève ou abaisse les sommets du mesh, créant ainsi une surface texturée.
3. Rendu. Une fois la géométrie ajustée, générez le rendu du modèle. Observez comment la lumière interagit avec les détails de la nouvelle surface et y projette des tons clairs et foncés réalistes.

Guide détaillé du displacement mapping

Munissez-vous d’outils adéquats.

1. Application de modélisation 3D. Pour créer ou importer le modèle 3D de base, il vous faudra utiliser une application telle que Blender, Maya ou 3ds Max.
2. Application de texturing. Créez des displacement maps de qualité pour votre modèle avec Adobe Substance 3D.
3. Application de rendu. Les outils de modélisation 3D intègrent systématiquement un système de rendu. Vous pouvez cependant opter pour une application dédiée comme V-Ray ou RenderMan.

Préparez votre modèle 3D.

Choisissez le modèle à texturer. Il doit contenir suffisamment de polygones pour que la displacement map fonctionne efficacement. Dépliez les UV pour déterminer la manière dont la map habillera le modèle 3D.

Importez la displacement map et appliquez-la.

Chargez la displacement map dans l’application 3D. Affectez un matériau et visualisez rapidement le rendu de la map. Bien qu’il ne s’agisse pas du résultat final, cela vous donnera une idée de son apparence avant de poursuivre.

Ajustez les paramètres en fonction du résultat souhaité.

• Force ou hauteur du displacement. Ce paramètre permet d’obtenir un effet de displacement plus ou moins prononcé.
• Niveaux de subdivision. Le cas échéant, utilisez la fonctionnalité de subdivision de votre application pour affiner le mesh des zones nécessitant plus de détails.
• Lissage. Intégrez parfaitement le displacement au modèle grâce aux options de lissage et évitez ainsi les transitions trop nettes.

Cas d’usage

Le displacement mapping est une technique puissante et polyvalente utilisée dans de nombreux secteurs.

Visualisation architecturale

Les architectes se servent du displacement mapping pour appliquer des textures aux murs de briques, aux pavages en pierre et aux toitures en tuile de leurs modèles.

Modélisation de personnages

Les spécialistes de l’animation et les artistes utilisent des displacement maps pour ajouter des traits fins, des rides, des cicatrices et des pores sur les visages de leurs personnages. Cette technique permet également de créer des tenues, des armures ou des peaux de créatures extrêmement réalistes.

Design de jeux

Les environnements 3D immersifs figurant des montagnes, vallées et cratères sont conçus à l’aide de displacement maps. L’écorce des arbres, les allées pavées, les armes et bien d’autres éléments prennent ainsi vie pour générer des expériences digitales immersives.

Conseils et bonnes pratiques

• Appliquez un éclairage homogène. La displacement map doit être éclairée uniformément. Dans la mesure où les tons clairs et foncés peuvent déformer le displacement, prenez soin de vérifier l’éclairage avant de finaliser votre design.
• Visez la haute résolution. Plus la displacement map sera détaillée, meilleurs seront les résultats. Néanmoins, tout dépend du scénario. Dans certains cas, les modèles haute résolution peuvent représenter une surcharge de travail ou mettre trop de temps à se charger.
• Maintenez un nombre élevé de polygones. Le displacement modifie physiquement la géométrie du modèle. Par conséquent, si celui-ci ne contient pas assez de polygones, le résultat sera grossier ou déformé.

Repoussez les limites du réalisme avec la nouvelle fonction de displacement mapping d’Adobe Substance.

Le displacement mapping est une technique incontournable pour donner vie aux modèles 3D en leur apportant plus de profondeur et de détails. Les outils comme Adobe Substance 3D facilitent la création de displacement maps : la seule limite est votre imagination. Grâce à l’interface intuitive de Substance 3D, les néophytes comme les spécialistes peuvent appliquer des displacement maps de qualité avec une grande précision.

Donnez vie à vos designs. Exploitez le potentiel du displacement mapping dans Adobe Substance 3D.