Comment créer des modèles 3D

21 Juin 2021
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Les modèles 3D sont partout. Ils se cachent derrière chaque objet physique que nous rencontrons, et sont largement utilisés dans divers secteurs. Dans ce guide, nous aborderons les méthodes de modélisation 3D les plus populaires, de la conception d’un modèle à partir de zéro à la numérisation d’un objet physique à l’aide d’un scanner 3D.

MÉTHODES
Modélisation paramétrique, modélisation polygonale, sculpture numérique, scan 3D, photogrammétrie
LOGICIELS
Blender, Autodesk Maya, ZBrush, SOLIDWORKS, Artec Studio
MARKETPLACES
Sketchfab, Turbosquid, CGTrader, Quixel

Introduction

Si vous n’avez jamais réfléchi au nombre de modèles 3D qui vous entourent, vous allez commencer à voir votre environnement sous un jour nouveau. Les modèles 3D sont présents à la télévision, dans les films et les dessins animés, les publicités, les jeux vidéo, sur les réseaux sociaux, les applications mobiles, dans la réalité virtuelle, et bien d’autres endroits. Mais il ne s’agit pas simplement d’objets virtuels que vous voyez sur un écran. La tasse que vous tenez entre les mains, le stylo que vous posez sur votre bureau, la voiture que vous conduisez, et la chaise sur laquelle vous êtes assis ? Un grand nombre des objets physiques modernes auxquels vous pouvez penser ont, eux aussi, un jour été des modèles 3D.

Mais comment ces modèles ont-ils été créés ?

Dans cet article, nous couvrirons les bases de la modélisation 3D et examinerons les méthodes les plus populaires pour créer des modèles 3D : de la CAO à la modélisation polygonale, en passant par le scan 3D. Nous aborderons également les logiciels de modélisation les plus courants et vous donnerons des conseils sur les moments où il vaut mieux concevoir des modèles à partir de zéro et ceux où il est préférable d’utiliser un scanner 3D.

C’est parti ! Commençons par le commencement...

Qu’est-ce qu’un modèle 3D ?

Modèle 3D d’une pièce mécanique dans un logiciel de modélisation

En infographie, un modèle 3D est une représentation numérique d’une surface ou d’un objet, créée dans un logiciel spécialisé. Il représente un corps physique en utilisant une série de points dans l’espace 3D, reliés par diverses entités géométriques telles que des triangles, des lignes, des surfaces courbes, etc. Dans certains cas, un modèle 3D peut transmettre la taille, la forme et la texture d’un objet. Le processus de création de cette représentation s’appelle la " modélisation 3D ".

Où et comment les modèles 3D sont-ils utilisés ?

Les modèles 3D font partie de nombreuses carrières créatives. Les ingénieurs et les designers utilisent des modèles 3D dans le cadre de leur processus de conception, afin de créer de nouveaux produits ou de reconcevoir des produits existants. Les architectes construisent des modèles 3D pour des démonstrations visuelles de bâtiments, paysages et intérieurs, au lieu ou en plus de créer des maquettes traditionnelles.

Les concepteurs de jeux ont largement recours à la modélisation 3D pour créer des objets et des personnages 3D pour des jeux sur console, ordinateur et smartphone.

L’acteur autrichien Peter Simonischek examine un buste réaliste de lui-même imprimé en 3D à partir d’un scan 3D

L’acteur autrichien Peter Simonischek examine un buste réaliste de lui-même imprimé en 3D à partir d’un scan 3D

Le secteur médical s’appuie sur les modèles 3D pour visualiser l’anatomie, créer des solutions médicales sur mesure telles que des prothèses et des orthèses, des implants dentaires, pour visualiser les résultats d’une chirurgie plastique, etc.

Préservation d’une patte de Tyrannosaurus rex avec un scanner 3D

Les domaines de la science et de l’éducation les utilisent à diverses fins, de la préservation de pièces historiques et archéologiques, à la visualisation de composés chimiques et modèles géologiques, en passant par une multitude d’autres.

Les deux principales façons de créer des modèles 3D

Les domaines de la science et de l’éducation les utilisent à diverses fins, de la préservation de pièces historiques et archéologiques, à la visualisation de composés chimiques et modèles géologiques, en passant par une multitude d’autres.

Méthode n°1 : Modélisation 3D

Une designer industrielle en train de travailler sur le prototype d’un nouveau produit

La première manière de créer des modèles 3D est de commencer à partir de zéro en utilisant un logiciel de modélisation 3D spécialisé. Cette méthode est largement utilisée par les professionnels d’une variété de secteurs : ingénieurs, designers industriels, architectes, artistes en effets spéciaux numériques, et beaucoup d’autres.

L’ESSENTIEL :

Si vous devez concevoir quelque chose d’entièrement nouveau qui n’a pas encore été créé, la modélisation 3D est le moyen idéal de laisser libre cours à votre imagination et de donner vie à vos idées.

Ce que cette méthode a de génial, c’est qu’elle vous permet de concevoir quelque chose qui n’existe pas encore — quelque chose de tout à fait unique, tel un nouveau composant pour une voiture ou une créature fantastique dans un jeu vidéo — ou quelque chose qui existe déjà mais n’est pas accessible au scan.

Par exemple, si vous avez besoin du modèle d’un bâtiment mondialement célèbre et situé dans un endroit reculé ou éloigné de là où vous vous trouvez, il peut être bien plus facile et plus économique de créer un modèle 3D à partir de zéro, en utilisant des documents de référence telles des photos ou des vidéos, plutôt que de voyager jusqu’à cet endroit et d’organiser un scan 3D (ce qui peut être un défi en soi quand il est question de bâtiments historiques !). Ou, si vous devez concevoir quelque chose de complètement nouveau qui n’a pas encore été créé, la modélisation 3D est le moyen idéal de laisser libre cours à votre imagination et de donner vie à vos idées.

Il existe différentes techniques de modélisation 3D ainsi que différents logiciels de modélisation où vous pouvez concevoir un modèle à partir de zéro. Tout dépend de l’objet que vous voulez créer, et de l’utilisation que vous souhaitez en faire.

Modélisation paramétrique

La modélisation 3D paramétrique ou CAO (conception assistée par ordinateur) est la méthode n°1 employée par les ingénieurs et les designers pour construire des modèles numériques réalistes de pièces et assemblages futurs. La quasi-totalité des produits modernes avec lesquels nous interagissons au quotidien ont été créés à l’aide de la CAO 3D.

Conception d’un modèle 3D dans un logiciel de CAO

Grâce à cette méthode, un designer crée un modèle 3D d’un objet qui peut avoir les mêmes paramètres qu’un objet physique réel : matériau, poids, taille, paramètres optiques et physiques, etc. Ces modèles peuvent ensuite être imprimés en 3D ou usinés par CNC, ainsi qu’utilisés pour lancer des simulations complexes. Vous pouvez par exemple créer des assemblages de pièces pour voir comment celles-ci s’emboîtent, tester comment elles réagiront à certaines forces, surveiller comment les fluides s’y écouleront, évaluer comment elles seront produites à l’aide de simulations, et bien plus.

Modélisation polygonale

Cette technique de modélisation est au cœur de quasiment tous les jeux vidéo ou films de science-fiction que vous avez déjà vus ou auxquels vous avez déjà joué. Un modèle polygonal est constitué de polygones : des formes, triangles ou quadrilatères plans à deux dimensions, que l’artiste modifie pour construire un maillage 3D. À la différence de la CAO, cette technique se base davantage sur le concept que sur les mesures. Les studios d’animation et de développement de jeux vidéo utilisent la modélisation polygonale pour créer tout ce qui va des personnages de films et de jeux à divers objets 3D tels des armes, armures, véhicules et univers virtuels.

Maillage polygonal d’une voiture

Sculpture numérique

Cette méthode, également employée par les artistes 3D dans les jeux et films d’animation, est idéale pour créer des objets hyperréalistes aux formes organiques et lisses. Elle sert également à créer des modèles de prototypes pour le design, les esquisses et l’impression 3D. Le processus est très similaire à la sculpture avec des matériaux réels comme de l’argile ou de la pierre. En utilisant des outils de sculpture ressemblant à des brosses, vous pouvez manipuler le maillage polygonal d’un objet, pousser, tirer, et tordre différentes parties de sa géométrie, ou ajouter de la géométrie pour imiter une structure organique. La sculpture numérique exige encore davantage de talents artistiques — et est plus méticuleuse et chronophage — que la modélisation polygonale. C’est pour cette raison que, dans de nombreux cas, ces méthodes vont de pair : l’objet est d’abord modélisé, puis envoyé à un sculpteur 3D qui y ajoute des détails et lui donne sa forme définitive.

Conception d’un personnage de série télé dans un logiciel de sculpture numérique

Quelle que soit la méthode que vous préférez, il est important de choisir le logiciel de modélisation qui possédera tous les outils nécessaires pour vous aider à créer votre modèle 3D.

Meilleurs logiciels de modélisation 3D pour débutants

Si vous débutez et que vous êtes à la recherche du meilleur logiciel de modélisation 3D, nous avons de super recommandations pour vous.

Pour commencer, faites un essai avec Blender. En plus d’être gratuit, il s’accompagne d’une multitude de tutoriels, d’une communauté soudée, et est le logiciel idéal pour les débutants. Ce logiciel d’infographie 3D open source convient pour tout ce qui va des effets visuels à l’impression de modèles 3D, en passant par les applications interactives et les jeux vidéo.

Pour les professionnels et les utilisateurs plus expérimentés, des logiciels possédant des fonctionnalités spécifiques pour chaque étape du post-traitement peuvent être plus adaptés. Jetez un coup d’œil à Autodesk Maya, plus connu sous le nom de " Maya ". Grâce à son interface utilisateur hautement personnalisable, ce logiciel est le chouchou de l’industrie du jeu vidéo, ainsi que des spécialistes de la modélisation 3D et de l’animation 3D. Vous pourrez l’essayer gratuitement pendant un mois avant de décider si vous l’achetez.

Modèle 3D d’un dragon dans ZBrush

Vous pouvez également essayer 3ds Max, également fourni avec une version d’essai d’un mois. Spécialisé dans la modélisation de personnages, l’animation, et le rendu hyperréaliste de vos objets scannés, ce logiciel est apprécié pour sa vitesse et sa facilité d’emploi.

Si vous cherchez un logiciel de sculpture numérique, testez ZBrush. Réputé pour sa capacité à traiter des modèles high-poly contenant des tonnes de polygones, il est génial lorsqu’il est combiné à Artec Studio. 3D-Coat et Autodesk Mudbox sont d’autres options similaires.

Si vous êtes en quête d’un logiciel de CAO, jetez un œil à SOLIDWORKS, référence parmi les logiciels de conception mécanique. SOLIDWORKS est utilisé par les ingénieurs et les designers pour la modélisation de pièces et d’assemblages, et comprend des fonctionnalités de simulation ainsi que des outils de dessin et d’assemblage. AutoCAD, Fusion 360 ou Rhinoceros sont d’autres logiciels de CAO à examiner.

Ces options sont également fréquemment utilisées par de nombreux studios, et si vous cherchez à créer un modèle 3D, vous finirez probablement par travailler avec au moins un de ces logiciels.

Méthode n°2 : Scan 3D

Scan 3D du vilebrequin d’un moteur à combustion interne avec un scanner 3D à lumière structurée

La seconde façon de créer des modèles 3D est le scan. À la différence de la modélisation polygonale ou de la CAO, qui vous permettent de concevoir un modèle à partir de zéro, cette méthode vous permet de créer une copie numérique exacte d’un objet réel, d’une personne ou d’un environnement, à l’aide d’un scanner 3D. Cette méthode peut être employée seule, mais complète plus souvent un processus de modélisation existant, par exemple afin de scanner un objet qui sera ensuite exporté dans un logiciel de CAO pour être reconçu ou inspecté, ou dans un logiciel de modélisation polygonale ou de sculpture pour être retouché et édité.

L’ESSENTIEL :

À la différence de la modélisation polygonale, qui vous permet de concevoir un modèle à partir de zéro, le scan 3D vous permet de créer une copie numérique exacte d’un objet réel, d’une personne ou d’un environnement. Cette méthode peut être employée seule, mais complète plus souvent un processus de modélisation existant.

Le processus de scan 3D varie en fonction de la technologie sur laquelle repose le scanner. Il existe ainsi des scanners 3D à lumière structurée, des scanners laser basés sur la triangulation, des scanners laser à temps de vol, et d’autres. Aujourd’hui, certains smartphones et tablettes peuvent également servir de scanners grâce à des capteurs intégrés ou ajoutés qui leur permettent de voir le monde en 3D. Quelle que soit la technologie utilisée, tous les scanners 3D offrent le même résultat final : un modèle 3D d’un objet réel pouvant être utilisé de mille façons, de la CAO à la rétro-ingénierie, en passant par le contrôle qualité, la conservation du patrimoine, les effets spéciaux numériques et bien plus.

Examinons quelques exemples d’utilisation du scan 3D avec la modélisation 3D traditionnelle.

Scan 3D pour la CAO

Le scan 3D peut notamment servir à acquérir les informations géométriques exactes d’un objet que l’on doit analyser, dont on doit procéder à la rétro-ingénierie, ou qu’il faut inspecter pour repérer d’éventuels défauts ou écarts par rapport au modèle CAO ou esquisse original. C’est particulièrement utile quand vous n’avez pas accès aux fichiers CAO 3D ou 2D originaux d’un produit. Au lieu de passer des heures à créer le modèle à partir de zéro, vous pouvez simplement le scanner et l’afficher sur votre écran en quelques minutes. Ce sera non seulement plus rapide mais également plus précis que les techniques de modélisation traditionnelles, ou les techniques de mesure par contact telles les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT).

Scan d’une pièce mécanique pour la rétro-ingénierie à l’aide d’un plateau tournant et d’un scanner 3D

Outre leur capacité à reproduire un objet en 3D, les scanners 3D nous permettent également de créer des solutions sur mesure qui auraient été impossibles avec la modélisation traditionnelle. Les médecins et le personnel soignant utilisent par exemple le scan 3D pour concevoir des solutions pour leurs patients en fonction des caractéristiques corporelles de ceux-ci, telle une chaise roulante personnalisée à partir d’un scan du dos du patient, une semelle ou une prothèse de jambe conçue sur mesure.

Scan 3D pour la modélisation polygonale et la sculpture

Les scanners 3D sont également un outil incontournable lorsque vous devez atteindre un niveau élevé de photoréalisme, ce qui n’est pas toujours possible avec la modélisation polygonale ou la sculpture. Un grand nombre de studios de développement de jeux vidéo spécialisés dans les jeux de sport utilisent des scanners 3D pour scanner le visage d’athlètes célèbres afin que leurs personnages 3D soient les plus réalistes possible. Les studios de cinéma se fient aux scanners 3D pour créer des objets 3D hyperréalistes tels que des armes ou des véhicules, ou pour créer un personnage à partir de l’apparence d’un acteur réel. Plutôt que de passer des heures à les concevoir à partir de zéro, ils scannent des objets ou personnes réels avec un scanner, puis exportent les modèles dans leur logiciel de conception 3D préféré pour les éditer.

Édition du modèle 3D d’un personnage de jeu de tir à la première personne numérisé avec un scanner 3D

Photogrammétrie

Dans certains cas, en plus du scan 3D et de la modélisation 3D, les professionnels se tournent vers une autre méthode de modélisation : la photogrammétrie. Cette méthode est proche du scan 3D en ce qu’elle permet de créer un modèle 3D de quelque chose qui existe dans le monde réel, en en prenant de multiples photos à l’aide d’un appareil photo (ou de plusieurs appareils photo) et en les réunissant toutes.

Exemple d’une plateforme de photogrammétrie avec plusieurs appareils photo pour un scan 3D du corps entier

Comparé au scan 3D, ce processus est toutefois plus long dans la mesure où vous devez prendre des centaines de clichés pour numériser l’objet de tous les côtés. De plus, contrairement aux scanners 3D, il ne construit pas le modèle en temps réel, ce qui vous empêche de voir si un problème est survenu et de le résoudre au passage.

Le principal avantage de la photogrammétrie est sa capacité à reproduire un objet avec une qualité de texture particulièrement élevée — mieux que la majorité des scanners 3D. Néanmoins, l’inconvénient de cette méthode est qu’elle n’est pas aussi précise. Pour des résultats optimaux à la fois en matière de texture et de géométrie, il est recommandé d’utiliser les scanners 3D et la photogrammétrie en tandem.

Sites d’hébergement et de vente de modèles 3D

Une fois que votre modèle 3D est prêt, il existe de multiples façons de l’utiliser et de le partager. Si vous créez un modèle en vue d’une utilisation interne, vous pouvez le conserver sur votre ordinateur ou le téléverser dans un service de partage de fichiers, comme Dropbox. Toutefois, si vous aimeriez le partager avec quelqu’un qui n’a peut-être pas un logiciel 3D compatible pour le visionner, il peut être judicieux de le téléverser sur un site internet où vous pouvez non seulement stocker vos modèles, mais également permettre à d’autres personnes de les voir ou de les télécharger.

Il existe une multitude de sites de stockage et de vente de modèles 3D. Certains, tel Sketchfab ou Kraken by Turbosquid, vous laissent créer vos propres collections de modèles aussi bien privées que publiques. Par exemple, dans Sketchfab, vous pouvez non seulement téléverser un modèle tel quel, mais aussi régler la luminosité et d’autres paramètres, ainsi qu’obtenir un code d’intégration pour pouvoir le publier sur un site de la même façon que vous le feriez avec une vidéo YouTube ou un tweet.

Sur certaines plateformes, y compris Sketchfab, Turbosquid, CGTrader et Quixel, en plus de stocker vos modèles 3D, vous pouvez également les vendre à des personnes qui pourraient s’y intéresser. Des moteurs de jeux tels qu’Unity et Unreal Engine ont leurs propres marketplaces de modèles 3D où les développeurs de jeux peuvent acheter des objets 3D pour leurs jeux.

Les développeurs des logiciels de modélisation et de conception 3D les plus populaires tels qu’Autodesk ont leurs propres sites de visionnage 3D, où il est également possible de téléverser des modèles 3D directement depuis le logiciel. De la même façon, il est possible de le faire avec des logiciels de scan 3D comme Artec Studio, qui permet l’exportation du modèle 3D final dans sa visionneuse 3D native ViewShape

Conclusion

Comme vous pouvez le constater, il existe diverses façons de créer des modèles 3D. Dans les cas où vous devez modéliser un objet qui n’existe pas, ou quelque chose d’entièrement nouveau, vous voudrez probablement le concevoir dans un logiciel de modélisation 3D. En revanche, si vous cherchez à modéliser quelque chose qui existe déjà, songez au scan 3D. Vous pourrez non seulement économiser du temps et des efforts, mais vous aurez en plus des résultats précis que vous pourriez ne jamais atteindre avec les outils de modélisation traditionnels.

Sommaire
Written by: 

Svetlana Golubeva

Journaliste technique

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