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B. L'IMAGE DE SYNTHÈSE ET LA RÉALITÉ VIRTUELLE

1. L'image de synthèse

Il y a souvent une confusion entre l'image numérique, qui est une image sous forme de tableau de chiffres qui peuvent être traduits par la suite sous forme d'image classique, et l'image de synthèse qui est une image générée par ordinateur à partir d'une maquette numérique en trois dimensions. La principale utilisation de l'image numérique est l'infographie qui est une forme de création d'images assistée par ordinateur. L'image de synthèse a des applications très variées (voir chapitre II) et surtout débouche sur quelque chose de beaucoup plus ambitieux : la réalité virtuelle.

a) Comment fabrique-t-on une image de synthèse ?

L'élaboration d'une image de synthèse passe par deux étapes : la modélisation, le rendu.

 La modélisation. La modélisation5(*) consiste à décrire une forme.

L'élaboration d'une image commence par la constitution d'un modèle de l'objet, appelé maquette numérique, qui est la représentation informatique de cet objet à partir d'informations géométriques. La méthode la plus classique consiste à raisonner en termes de surfaces. Chaque objet peut être décomposé en "facettes", en polygones, triangles, rectangles... qui, mis bout à bout, permettent de rendre compte de l'enveloppe extérieure d'un solide. A la manière de l'artisan qui martelait le cuivre pour fabriquer un objet, on peut représenter une courbe avec des segments de droites d'inclinaison variable ou représenter une surface avec des facettes. Plus celles-ci sont petites, et mieux l'image de l'objet est rendue. La modélisation conforte le rôle des mathématiques et, plus particulièrement, de la géométrie dans la création des images.

Au moment de l'affichage, l'objet ainsi reproduit se présente sous la forme d'une juxtaposition de facettes, dite "structure en fil de fer". Il s'agit d'une représentation purement géométrique qui ne prend pas en compte les caractéristiques optiques de l'objet. Pour prendre un exemple, un dé comporte six faces, dont trois seulement au maximum sont visibles en même temps, puisque chaque face masque plusieurs autres. Dans la maquette numérique, en fil de fer, les six faces sont représentées, comme si l'objet était parfaitement transparent.

 Le "3 D"

Le principal avantage de la modélisation est de donner une représentation d'un objet en trois dimensions "3 D".

Cette notion est difficile à saisir pour un néophyte qui tend appeler "image" ce qui n'est en réalité que le monde 3 D qu'elle représente (d'où l'appellation abusive de "image 3 D"), qui tend à confondre "image 3 D" et "image en relief", ou qui ne comprend pas comment une image peut être en 3 D alors qu'elle est toujours vue en 2 D, c'est-à-dire sur un plan défini par une longueur et une largeur, sur quelque support que ce soit (photo, film, écran de télévision). L'image en relief permet d'améliorer la visualisation d'une image par des procédés de filtres optiques qui donnent une illusion de profondeur de champ et de relief.

Le "3 D" de l'image de synthèse est très différent. Même si l'image finale est nécessairement une image 2 D, l'objet est décrit en volume dans un "monde virtuel" en 3 D. L'intérêt de cette description est que l'objet peut être vu sous tous les angles. Au lieu de se déplacer dans l'espace, autour de l'objet modélisé, l'image de l'objet tourne en fonction des points de vue sélectionnés : plus à gauche, à droite, vue de haut, d'en bas... Contrairement à la vision en relief qui est une amélioration d'une représentation 2 D, le monde virtuel 3 D n'est pas une extension de l'image 2 D. Au contraire, l'enchaînement est inversé. L'image 2 D (le plan) est un sous-produit d'une scène virtuelle 3 D, qu'il peut être indispensable de conserver pour certains travaux (documents de chantiers tirés sur papier...). Une maquette numérique 3D génère autant d'images 2 D que l'on souhaite.

L'image 3 D décrit la surface d'un objet. Lorsque l'on s'intéresse non seulement à la surface, mais aussi au contenu d'un objet, ou d'une matière, la représentation "3 D" est dite alors "volumique", ce qui signifie que tout point de l'espace a une valeur, alors que dans une image 3 D "classique", seule la surface est encodée.

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