Qu’est-ce que le ray casting ?

Définition

Le ray casting est une technique permettant de déterminer le trajet de la lumière jusqu’à l’œil (ou la caméra) dans une scène virtuelle. Elle reproduit en 3D la projection de faisceaux de lumière digitaux dans l’environnement digital, du point de vue du spectateur ou de la spectatrice. Elle aide à définir la couleur et la luminosité des pixels à l’écran lorsque les rayons croisent des objets, selon la position des intersections et les propriétés de chaque objet.

Le ray casting est indispensable pour le rendu et la visualisation, car il crée un éclairage réaliste. En simulant les interactions de la lumière avec des objets du monde réel dans un univers digital, cette technique confère un réalisme impressionnant aux personnages, aux objets et aux scènes.

Historique

Indispensable au design 3D moderne, le ray casting existe depuis des décennies. Dans les années 1960, des spécialistes IT ont étudié plusieurs méthodes pour simuler la façon dont la lumière interagit avec les surfaces afin de créer des images réalistes. Vingt ans plus tard, Turner Whitted rédigeait un article sur le lancer de rayon récursif et vulgarisait ainsi la technique. Son concept de reflets et réfractions par rayons projetés de manière récursive a marqué un véritable tournant dans l’histoire du ray casting.

John Carmack a popularisé la technique au début des années 1990 grâce au jeu « Wolfenstein 3D » et a réussi à donner une dimension 3D à un monde 2D. Dans les années 2000, l’association des techniques de ray casting et de pixellisation a permis de produire des rendus en temps réel dans des simulations digitales. Aujourd’hui, le lancer de rayon avec accélération matérielle repousse les limites du possible.

Applications concrètes

Idéal pour les jeux vidéo, le ray casting se prête également à d’autres applications majeures :

1. Imagerie médicale. La technique du ray casting assure le rendu des données volumétriques acquises lors des IRM et des radiographies. Ces images 3D détaillées permettent d’augmenter la précision des diagnostics.
2. Visualisation architecturale. Les architectes recourent au ray casting pour prévoir les interactions de la lumière avec leurs intérieurs. Cette technique est particulièrement utile pour déterminer la manière dont la lumière du soleil éclairera une pièce à différents moments de la journée ou au cours de l’année.
3. Réalité virtuelle. La réalité virtuelle s’appuie sur le ray casting pour détecter les interactions, y compris pour suivre le regard et sélectionner des objets. L’expérience client se veut alors beaucoup plus immersive.
4. Jeux vidéo. Le ray casting s’avère essentiel pour le design des jeux vidéo, car il permet de créer des environnements interactifs très réalistes. Il est utilisé pour la détection des collisions et le rendu, entre autres. Des jeux comme Doom Eternal et Cyberpunk 2077, pour ne citer qu’eux, illustrent parfaitement cette technique.

Ray casting volumétrique

Encore plus poussée que le ray casting standard, cette technique utilise des données volumétriques, par exemple des jeux de données et des textures 3D. Contrairement à la technique standard, où les rayons croisent des surfaces, le ray casting volumétrique consiste à digitaliser les données dans l’espace tout entier. Il est utile notamment dans le domaine de l’imagerie médicale, pour la visualisation des données 3D des IRM et des radiographies.

Ray casting et autres techniques de rendu

Adobe Substance 3D est une suite d’applications de génération, modification et stylisation de modèles 3D. Le ray casting joue un rôle important dans cette suite en facilitant le baking des textures, c’est-à-dire l’enregistrement des interactions de la lumière avec les matériaux digitaux. Outre les outils 3D d’Adobe Substance 3D, ce procédé permet de créer des textures très précises et détaillées qui rendent les modèles ultraréalistes.

Comparons le ray casting aux autres techniques de rendu :

1. Ray casting. Cette méthode détermine la visibilité des rayons projetés depuis l’œil du spectateur ou de la spectatrice vers la scène.
2. Pixellisation. Cette technique de modélisation 3D, qui consiste à convertir des formes géométriques en pixels à afficher, est couramment utilisée pour le rendu en temps réel des graphismes des jeux vidéo.
3. Lancer de rayon. Cette technique avancée de ray casting sert à simuler le trajet des rayons de lumière à travers une scène. Le lancer de rayon génère des images ultraréalistes, mais exige une importante puissance de traitement.

Lancez-vous avec le ray casting.

Voici un guide rapide pour bien commencer avec le ray casting :

1. Apprenez les rudiments. Découvrez en quoi consistent les rayons, leur fonctionnement et comment ils croisent les objets d’une scène.
2. Démarrez avec des scènes simples. Si vous débutez, commencez par des formes basiques, comme des sphères et des plans. Donnez-leur de la profondeur à l’aide de techniques d’ombrage simples et constatez les effets sur les ombres, les reflets et les réfractions.
3. Augmentez le niveau de complexité. Une fois ces compétences maîtrisées, ajoutez d’autres objets et matériaux.

Au-delà de ces conseils de démarrage, continuez à vous former au ray casting grâce aux tutoriels en ligne, aux communautés et aux guides d’Adobe Substance 3D.

Profitez des avantages du ray casting avec Adobe Substance.

Le ray casting accentue le réalisme des scènes digitales en reproduisant l’éclairage naturel dans des environnements virtuels. De l’imagerie médicale aux jeux vidéo, cette technique rend l’univers digital plus réaliste. Créez vous aussi des visuels spectaculaires : testez les fonctions de ray casting d’Adobe Substance 3D.