Premiers pas dans la 3D

Bonjour et bienvenue à tous dans ce premier chapitre sur Autodesk Maya.

Pour commencer, je vais rapidement me présenter. Je m'appelle ninou, il s'agit de mon pseudo sur Internet.
Je suis autodidacte dans le domaine de la 3D. Depuis quelques années,
je suis passionné par cela. J'ai donc souhaité vous faire partager ce
que j'ai pu apprendre et ce que je continue à apprendre de nouveau.

J'ai appris à me servir de Maya sur Internet en bidouillant le
logiciel. Je n'ai pas eu la chance d'entrer dans une école de 3D à
cause des coûts élevés et du nombre de places très limité. C'est ce qui
m'a poussé à rédiger ce tutoriel entièrement gratuit, pour permettre à
ceux qui, comme moi, n'ont pas eu l'opportunité de rentrer dans une
école ou qui comptent tout simplement découvrir la 3D sans s'y mettre
sérieusement, d'avoir accès aux connaissances sans avoir à payer. Ce
tutoriel couvre toutes les bases de Maya et de ses modules d'effets
spéciaux !

J'ai rédigé ce tutoriel de façon à ce qu'il soit le plus progressif et
le plus complet possible en essayant d'établir un fil conducteur
cohérent. Comme Maya est un gros logiciel, je ne connais pas toutes ses
fonctionnalités, je vous invite à commenter mon cours ici
et à suggérer du nouveau contenu ou à me reporter des erreurs (je ne
parle pas des fautes d'orthographe), afin d'améliorer le tutoriel
surtout si vous êtes déjà un connaisseur dans le domaine de la 3D.
Aussi, n'hésitez pas à me reporter des parties mal expliquées que vous
n'avez pas comprises durant votre lecture, ou certains points qui vous
semblent peu détaillés. J'effectuerai tout de suite les modifications
nécessaires qui seront visibles aux lecteurs à chaque mise à jour.
En parlant de mises à jour, je vais essayer, j'ai bien dit "essayer" d'être le plus régulier possible. Je pense en faire chaque semaine.

Parlons maintenant de vous et de ce qui vous attend dans ce tutoriel avant de nous lancer dans la découverte du monde de la 3D.





Sommaire du chapitre :

Avant propos





Donc, vous êtes venus ici pour apprendre la 3D ou en savoir plus sur ce domaine, ça, je vous l'ai assez répété.
Je pense que vous vous y connaissez déjà un minimum, il suffit d'aller
au cinéma voir les derniers films ou encore de regarder la
télévision... ou même de regarder les publicités.
En allumant votre console de jeux, et en jouant à un jeu vidéo récent,
tous les décors, les personnages et d'autres éléments sont en 3D. Les
projets architecturaux sont d'abord réalisés en 3D pour avoir un aperçu
avant de commencer la construction. Dans les documentaires sur des
sujets pour lesquels on ne peut recueillir d'images ou de vidéos, sur
l'espace ou encore des dinosaures, les explications sont réalisées en
3D. Bref, vous l'aurez compris, la 3D est partout et permet de laisser
libre cours à notre imagination !

Si vous êtes là, c'est pour en savoir plus, mais aussi pour apprendre à réaliser des choses similaires.
Comme vous avez pu le lire en introduction du tutoriel, il sera vaste
et couvrira beaucoup de choses. En le lisant, vous devriez au final
être capables de réaliser des courts-métrages animés ou bien à
modéliser des personnages et environnements pour un jeu vidéo. Il vous
faudra environ compter un mois pour lire ce cours dans son intégralité
et pour pratiquer.

La patience est d'or



Apprendre la 3D, rime avec pratiquer, et pratiquer rime avec le temps
et la patience. Il vous faudra beaucoup de travail, mais surtout de
motivation pour y arriver. Si vous êtes déjà fans de jeux vidéo ou des
derniers films de science-fiction ou autre, cela ne devrait pas vous
poser de problèmes, pour travailler dans ce domaine.
Il faut savoir qu'en 3D, beaucoup sont tentés de se lancer dès le début
sur des projets ambitieux. Ils se rendent compte très vite de la
quantité importante de travail que cela demande. Bien souvent la
motivation s'atténue et le projet finit par être abandonné. J'en vois
beaucoup abandonner leur projet parce qu'ils commencent directement par
modéliser une voiture en 3D ou essayer de faire un personnage. Je fais
partie de ces gens-là.
C'est sûr que quand on en voit d'autres réaliser des choses
impressionnantes en 3D, on ne peut s'empêcher d'essayer de faire la
même chose. Avant de commencer un projet, il est important d'avoir
certaines notions de base et surtout d'être habitué à travailler sur un
même projet plusieurs heures, et à être patient pour que la motivation
ne cesse.

Attention, je ne dis pas ça pour vous démotiver. C'est juste comme
partout, il faut travailler dur. Je peux vous garantir que dès le
premier TP de la prochaine partie, vous ferez quelque chose
d'intéressant. Pour le moment, nous allons faire un tour de ce qu'est
un logiciel de 3D, des possibilités qu'ils offrent et vous en saurez
plus sur le logiciel Maya. Voici un aperçu du résultat du premier TP :




Il s'agit d'une voiture sur une route à partir de polygones très
simples que vous apprendrez à mettre en place et à créer un éclairage
photo-réaliste, dès la seconde partie.

D'autres TP sont prévus, dans des domaines différents. Par exemple,
vous verrez comment animer un personnage, effectuer un rendu réaliste,
etc.

Ce chapitre est l'un des seuls théoriques puisque la plupart du temps
vous n'aurez qu'à découvrir des outils et vous entrainer à les
utiliser. Beaucoup d'images et de schémas (voire parfois des vidéos)
accompagneront le cours, pour le rendre le plus accessible possible.

Je pense en avoir assez dit dans cette introduction, je n'aimerai pas perdre des lecteurs d'entré à continuer à raconter ma vie.
Nous allons pouvoir commencer sur un peu de théorie à propos de la 3D.





La 3D, c'est quoi ?





Commençons par la question la plus basique qui soit : "qu'est-ce que la 3D ?"

Vous avez surement une petite idée.
Le fameux terme « 3D » est le diminutif de trois dimensions.

Certains d'entre vous ne savent peut-être pas pourquoi il y en a 3 voire même ce qu'est une dimension.
Je vais essayer de vous expliquer ça avec mes schémas (ame sensible s'abstenir ! ).

La dimension c'est un monde paralèle de la matrice ! ahem, il s'agit tout bêtement d'un axe. Notre axe sert de trajectoire, il indique quel sont nos possibilités de déplacement.
Si notre monde aurait été en une dimension on aurait été bien embêté... on ne pourrait se déplacer que de gauche à droite.




Une seul dimension ne peut exister que pour une trajectoire mais pas pour représenter des formes.

Avec deux dimensions par contre des formes peuvent être représenté et
son utilisation est omniprésente sur ordinateur. Par exemple la page du
Site du Zéro est affiché en deux dimensions. Avec deux axes ont peut
tracer des lignes de gauche à droite et de haut en bas pour tracer par
exemple un rectangle :




Zéro : "Oh c'est mignon, tu leur à donner un petit nom à tes axes : X et Y ".

Euh... non en faite chaque axe porte un nom pour savoir auquel il
correspond. L'axe X permettra toujours les déplacement de gauche à
droite et l'axe Y de haut en bas. Heuresement vous n'aurez que trois
nom d'axe à retenir, les trois dernières lettre de l'alphabet. Donc
notre troisième axe se nomme Z.

Avant de parler de la troisième dimmension voyez plutot se que permet
deux dimmensions. Avec on peut se déplacer de gauche à droite et de
haut en bas. Beaucoup d'ancien jeux vidéo permettent des déplacement
selon deux dimmesions tel que le célèbre "Super Mario Bros.".




Pratiquement toutes les applications sur
ordinateur fonctionnent en deux dimmensions. Vous trouverez aussi
beaucoup de logiciel pour le dessin 2D tel que Photoshop, GIMP,
photofiltre ou encore le très connu Paint.
Voici un exemple de propagande Paint (p.s. : ne vous moquez pas de mes dessins ).


Voyons voir maintenant la 3^e dimension, celle utilisé
par les logiciels de 3D comme Maya. Le troisième axe qui s'appel donc Z
permet de gérer la profondeur :




Comment ça, tu te fous de moi ? Mon écran est plat !


Du calme, je comprends parfaitement votre réaction.
Dites-vous seulement que la profondeur n'est que virtuelle. Vous pouvez
donc vous déplacer virtuellement en profondeur et tourner autour des
formes présentes dans la scène.
J'ai fait une vidéo pour vous montrer un peu comment ça se passe.

Voir la vidéo de démonstration (2.6 Mo)


En 3D la liberté est totale, on peut tout déplacer où l'on veut dans l'espace :




Comme avant, les déplacements se font de gauche à droite, de haut en bas et en plus d'avant en arrière.

Dans les logiciels de 3D, pour se repérer dans ce monde infini, on a
créé un centre appelé « origine » ou encore « centre du monde ».

Attention quand même en employant le terme
origine. Il y a plusieurs origines dans la scène 3D, un cube possède
une origine, une sphère possède une origine (il s'agit de leur centre,
mais vous verrez que vous pouvez déplacer ce centre appelé point de
pivot, bref je m'éloigne un peu, nous reverrons ça). Nous, pour le
moment, nous ne nous occupons que de l'origine de la scène 3D.


Ainsi, lorsque vous aurez à créer une forme comme un polygone (cube,
sphère, cylindre...) verra ces propriétés par rapport à l'origine
(celui de la scène
). Ce qui veut dire, que lorsque le polygone est parfaitement à
l'origine, il aura les valeurs X=0, Y=0, Z=0. Si on déplace le polygone
par rapport à l'axe X la valeur sera modifiée X=1, Y=0, Z=0.

Je vais voir si vous avez compris :
si on déplace le polygone en hauteur et en profondeur, quelles valeurs seront modifiées (c'est très difficile houlala ) ?
Pour voir la réponse, cliquez ci-dessous sur "secret".

Secret (cliquez pour afficher)X=0, Y=1, Z=1
Explication : si on déplace le polygone
en hauteur la valeur Y sera modifiée. On déplace aussi le polygone en
profondeur donc la valeur en Z est également modifiée.



Pour mes exemples j'ai pris la valeur 1 mais en réalité elles sont
infinies. Elles vont même vers le négatif. Par exemple en allant vers
la gauche du centre du monde la valeur de X passe en dessous de zéro
alors que si on va vers la droite elle augmente.
Nous reverrons tout ça lorsque nous aurons à déplacer les polygones dans la scène.

J'en ai presque fini avec la 3D mais je préfère vous parler d'un dernier point très important.
Ce point important est que la 3D s'affiche de plusieurs façons.
Rappelez-vous que même si l'affichage varie, on garde toujours nos 3
axes X, Y et Z (sinon ce ne serait plus de la 3D ).

Les logiciels d'infographie 3D proposent souvent d'afficher la scène de
deux façons différentes que l'on va étudier tout de suite.

Il y a pour commencer la perspective, vous en avez sûrement entendu
parler. C'est la 3D que nous voyons dans le monde réel. En perspective,
si vous regardez un objet, il semble se déformer avec la profondeur, se
rétrécir.
Par exemple quand vous êtes sur la route, les bords de route sont parallèles et pourtant la route est déformée :




L'endroit vers lequel s'éloignent les objets est appelé le « point de
fuite » car on a l'impression que tout est aspiré vers ce point. Je ne
vais pas vous en dire plus, c'est beaucoup de notions pour pas
grand-chose au final. Retenez juste que les objets se déforment avec la
profondeur :




La deuxième façon dont les logiciels gèrent la 3D est surnaturelle. Ce procédé s'appelle orthographic
en anglais ou plutôt isométrique en français. Je préfère employer les
termes anglais qui sont plus employés (durant tout ce cours, vous serez
amenés à apprendre du vocabulaire en anglais, il faudra vous y faire).

La vue orthographic ne déforme rien
même avec la profondeur : les arêtes parallèles restent tout le temps
parallèles lorsque vous déplacez un polygone dans tous les côtés, les
distances aussi restent identiques.
Il y a un inconvénient à ça c'est qu'on a un peu plus de mal à imaginer
la scène, car l'éloignement de l'objet n'est pas perceptible.

Voici par exemple le même objet que je vous ai montré en perspective, il est cette fois-ci en orthographic :




Cette image démontre clairement ce que je vous ai expliqué. La partie à
droite est normalement éloignée, pourtant elle fait exactement la même
taille que la partie la plus proche à gauche.
Ce procédé est là pour vous simplifier la vie lorsque vous êtes amenés
à voir votre polygone de face, de côté, de dessus... Imaginez que vous
regardez un cube de face et que vous désirez voir toutes ses arêtes. Si
la vue est en perspective nous nous perdons un peu, car je vous le
rappelle, nous n'avons que les arêtes :




Alors comment s'assurer que ces deux sommets représentés par des points rouges sur l'image ci-dessous sont à la même hauteur ?




C'est à ce moment que l'orthographic intervient. En affichant le cube en orthographic, on peut vérifier si les deux sommets sont à la même hauteur :




Sur cette image on ne voit qu'un sommet, l'autre est en fait caché
derrière. Comme il n'y a pas de déformation, toutes les arêtes gardent
la même taille, et ce peu importe la profondeur. Nos sommets sont donc
à la même hauteur. En même temps c'est un cube...

Les logiciels de 3D fonctionnent tous de la même façon. La vue en 3D est soit en perspective soit en orthographic (ça dépend des logiciels). Par exemple dans Maya la vue 3D est par défaut en perspective alors que dans Blender c'est de l'orthographic. Les vues de face, de côté, de dessus, etc. restent toujours en orthographic.





Que peut-on faire avec ce type de logiciel ?





Que peut-on faire avec ce type de logiciel ? En voilà une grande question.
Eh oui, qu'est-ce que l'on peut bien faire dans un logiciel de 3D à
part tourner autour de polygones et les déplacer selon les trois axes.

Si vous êtes venus ici et que vous avez décidé de lire ce cours, c'est que vous en saviez un minimum, je me trompe ?
Vous savez que vos jeux vidéo sont faits en 3D, ainsi que les films
d'effets spéciaux ainsi et les pubs que vous voyez à la télévision. Il
y a même des projets moins « médiatisés » faits en 3D tels que le
design, les dessins techniques (pour concevoir des pièces industrielles
par exemple), ou bien l'architecture pour modéliser une maison en 3D
par exemple.
Tout ça, vous devriez connaître, mais une autre question se pose plutôt
: qu'est-ce qu'on fait avec un logiciel de 3D pour arriver à ça ?
Ce cours est placé dans la catégorie « Modélisation 3D ». La
modélisation est la base de tout logiciel de 3D. Sans modélisation vous
ne pouvez rien faire. Sans modélisation... ok je vous explique.

Modéliser c'est quoi ? C'est tout simplement le fait de modifier une forme de base pour la rendre plus complexe.
On part souvent de polygones dits « primitifs ». Ces polygones sont
ceux que vous apprenez à l'école primaire, j'espère que vous les
connaissez... par exemple le cube, le pavé, le cylindre, la sphère...
bref des formes simples quoi. Ensuite on va les modifier de tous les
côtés.
Maya propose beaucoup d'outils pour étirer, couper, retourner... une vraie boucherie.
À partir de formes simples et de l'utilisation des outils de bases que
propose Maya, vous pouvez créer tout et n'importe quoi, comme une
voiture photoréaliste :


Saleen S7 que j'ai modélisé en Janvier 2009. Faire une modélisation comme celle-ci prend 2-3 jours.


Faire de la 3D demande aussi d'être minutieux. De toutes façons, ça se
verra tout de suite si vous avez fait une création en deux minutes
lorsque vous présenterez vos travaux.
Heureusement, dans les logiciels de 3D vous pouvez charger une image en fond qui vous servira de guide. Avec la vue orthographic
que je vous ai présentée il y a 30 secondes, vous pouvez créer votre
forme virtuelle 3D comme si vous décalquiez, sauf que c'est en 3D. Vous
avez donc une vue de face, de côté, etc. . Ces images-là conçues pour
vous aider dans la modélisation, on appelle ça des « blueprints ». Vous verrez dans le cours comment les utiliser, il y a un chapitre annexe qui vous explique cela.

Vous voulez un exemple ?
À partir du logo de l'image de Zozor
il est possible de le recréer en 3D. Et ça, en partant d'un simple
carré 2D et en utilisant seulement 2 ou 3 types de déformations
différentes !
Eh oui en 3D vous n'avez besoin de connaître que très peu d'outils pour modéliser, les principaux suffisent.

Donc, on commence par suivre les contours en ne travaillant qu'une partie de la tête de Zozor :




Sur l'image on peut voir beaucoup de carrés. Il s'agit de faces, tous les polygones sont constitués de faces, arêtes et sommets.

Pour créer le Zozor il faut s'aider des autres vues et de la vue en 3D pour que la création ait du volume et de la profondeur :


Je suis Zozor le roi des Zéros !
Car c'est moi le plus fort.
C'est moi le plus beau !


Pour la profondeur il a fallu improviser, car les images de Zozor de profil n'existent pas.

Un logiciel de 3D ne se limite pas seulement à ça. Comme vous pouvez le voir, il y a des couleurs, un éclairage et des ombres.

Pour gagner en réalisme il est possible de plaquer des images aux faces
de vos polygones, ce qui permet tout de suite de donner une ambiance à
la scène :


Éléments du jeu Team Fortress 2 modélisé en 2 semaines environ.


Et encore, ce n'est rien ! Regardez bien le sol de l'image, vous ne
remarquez pas quelque chose ? On a l'impression qu'il est en relief. En
fait, en 3D, vous pouvez ajouter une image pour simuler les reliefs,
alors que tout est plat.
Comme vous pouvez le voir les différentes constructions reflètent le
décor et brillent à la lumière. Les logiciels de 3D vous permettent de
régler ce taux de brillance, de réflexion... on appelle ça la
spécularité. Vous avez donc un contrôle total sur vos matériaux.

Pour l'éclairage, il suffit de placer des lampes dans la scène ou même
simplement de générer un soleil, comme vous pouvez le voir sur l'image,
il y a un éclairage qui arrive de l'extérieur.

Pour vous aider, Maya vous propose de voir en direct l'éclairage dans
la scène 3D (sans les ombres et détails pour gagner en performance).
Différents types d'éclairage sont disponibles : vous les verrez
beaucoup plus loin dans le cours dans la partie dédiée au « lighting ».
Vous pouvez ensuite régler son intensité, couleur, etc., et les ombres
apparaissent toutes seules lors du rendu, ce n'est pas magique ça ?
La lampe, elle, émet seulement de la lumière, elle est représentée par
le symbole d'une ampoule dans la scène, c'est ce qu'on appelle une «
entité ». Voici à quoi ça ressemble :

L'étape finale de votre création s'appelle le rendu. Le rendu permet de
générer une image à partir des éléments de votre scène. Le programme
qui génère une image s'appelle un moteur de rendu. Ça vous permettra de
faire apparaître les ombres, de voir la texture qui simule le relief,
une brillance réaliste, de la réflexion... Lorsque vous placerez une
lampe dans la scène, vous verrez son entité apparaître. Par contre sur
le rendu l'entité devient invisible (et heureusement, sinon ce ne
serait plus réaliste ) et là où vous l'aviez placée, de la lumière sera diffusée.

Maya vous propose le mode d'affichage « High Quality
». Celui-ci vous permet d'avoir un éclairage plus réaliste dans la
scène, d'améliorer la brillance de vos polygones, de voir la simulation
des reliefs avec la texture spéciale, de corriger certains bogues
d'affichage, mais en gros ça s'arrête là.
Vous devrez donc faire un rendu pour voir l'emplacement des ombres.

Si les ombres ne sont pas visibles directement dans la scène, c'est parce qu'elles demandent beaucoup de calculs.
Lorsque vous faites un rendu, vous laissez votre ordinateur effectuer
des calculs pour avoir une image réaliste. À force de vouloir gagner en
réalisme, un rendu peut durer plusieurs heures, et je ne vous parle
même pas d'une animation. Tout ce que je peux vous conseiller c'est
d'avoir l'ordinateur le plus puissant possible.

Pour résumer tout ce qui a été dit sur la création d'une image ou animation, j'ai fait un petit schéma :




Ce schéma n'est qu'une synthèse de ce qui se passe réellement où il y a
nettement plus d'étapes. Mais bon, le nombre des étapes varie aussi
selon vos créations.

Là en gros je vous ai parlé du placement de polygones primitifs ainsi
que de leurs modélisations, du placement des textures (on dit texturing) et de l'éclairage (lighting).
Vous verrez le reste si vous avez le courage de lire tout le cours... mais non ne partez pas !

Ce sera tout pour cette petite synthèse sur le fonctionnement d'un logiciel de 3D.

pour mieux comprendre visitez ce site www.siteduzero.com

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