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b) L'animation

L'objet, une fois modelé, peut être animé. Cela n'est pas systématique, car, pour certaines utilisations (photographie, création artistique...), les efforts portent quasi exclusivement sur l'amélioration du rendu de l'image, mais la plupart des applications utilisent des techniques d'animation. Pour chaque objet, on indique comment il va évoluer dans le temps et dans l'espace, avec des algorithmes6(*) qui reproduisent des mouvements ou des lois de comportement (dynamique, cinématique, déformation, vieillissement...). Lorsqu'un comportement humain n'obéit à aucune "loi" déterminée (la marche, la danse, par exemple), l'animation peut être réalisée en partant des mouvements analysés sur une personne déterminée (procédé de motion capture : voir ci-après).

c) Le rendu

C'est le calcul du rendu qui fabrique véritablement l'image de synthèse. Le calcul varie selon l'utilisation de l'image, selon le degré de réalisme que l'on cherche. Pour les films, la télévision, la publicité, le rendu a pour but de rendre l'image la plus parfaite, la plus réaliste possible au regard de l'observateur.

La représentation d'un objet combine une forme, traduite à l'image par une surface, et un habillage qui décrit l'aspect visuel. La matière indique comment cet objet réfléchit la lumière, plus ou moins mat ou brillant. Ainsi, certains matériaux renvoient la couleur d'origine (un objet verni par exemple renvoie la couleur du vernis), et d'autres renvoient des couleurs différentes (un plastique, même coloré, a des reflets blancs).

Les principales techniques qui entrent en œuvre sont les suivantes :

 Le texturage. Chaque objet a un aspect, une texture, qui permet de déceler en un instant s'il s'agit de pierre, de bois, de tissus... Le texturage consiste à appliquer sur une surface un motif qui respecte les caractéristiques d'une matière, pour suggérer visuellement la nature de cette surface, exactement comme le revêtement d'un mur ou une peau sur un squelette (en l'espèce, le modèle géométrique). Le texturage est l'une des principales composantes du rendu réaliste de l'image.

Même s'il y a une part importante de création artistique dans un texturage réussi, cette opération se fonde aussi beaucoup sur les caractéristiques physiques ou les descriptions mathématiques des objets représentés.

 Le jeu des lumières. L'illusion de la réalité passe également par la prise en compte des sources lumineuses et des effets des éclairages sur un objet (zones d'ombre...). Les principales techniques mises en jeu sont :

 le traitement des ombres et des intensités de lumière (lorsque le passage de l'ombre à la lumière se fait de manière continue : chaque point est affecté d'une luminosité différente, créant un dégradé de couleur qui permet de rendre compte des éclairages) ; la profondeur de champ permet de perfectionner l'aspect de l'image. Pour une perspective lointaine, le fait d'ajouter du flou traduit une impression de réalisme.

 la réflexion : chaque matériau absorbe ou renvoie la lumière. Cette propriété va jouer sur l'objet lui-même (les reflets, le scintillement) mais aussi sur les objets à proximité, puisque la lumière est envoyée sur les objets voisins.

Le "lancer de rayons" ou ray tracing, permet d'obtenir un "réalisme rutilant", par une simulation de l'optique géométrique, les rayons se reflètent ou se réfractent selon les matériaux. La radiosité permet d'obtenir un "réalisme feutré" calculé à partir des propriétés de réflectivité des matériaux. La lumière est analysée comme échange d'énergie entre surfaces, ce qui permet d'obtenir des lumières tamisées et des pénombres.

Chacune de ces opérations passe par la couleur. Chaque pixel est activé par un rayon, qui se traduit par une couleur, synthèse des trois couleurs primaires.

L'ensemble de ces données toutes traduites en chiffres forme ce qu'on appelle parfois le "monde virtuel".

Les principales opérations de rendu d'image sont illustrées par les images suivantes. Les deux premières représentent une sphère modélisée. L'affichage en fil de fer de la sphère laisse apparaître les facettes du maillage. L'affichage en polygones réguliers donne bien l'impression de volume. La troisième est une sphère après affichage "lisse" avec éclairement et ombrage, donnant l'illusion d'une surface lisse, sans facette. Le quatrième est une sphère texturée, avec éclairement et ombrage, donnant l'illusion d'une surface détaillée, en relief.

Encadré n° 4

LES MODES D'AFFICHAGE D'UNE IMAGE DE SYNTHÈSE

Voir photo dans le Quatre pages couleur

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