Les logiciels 3D pour la modélisation organique

Dossier réalisé par Paul Schmitt et Wilhelm Kuhn

Créer des personnages détaillés demande des outils plus spécifiques que les logiciels 3D classiques.

Si vous voulez créer des monstres détaillés, comme dans Le Seigneur des Anneaux, ou des personnages ultra réalistes jusqu'à leurs rides, vos logiciels 3D classiques ne suffiront pas ! Un outil spécifique va alors s'imposer…

Pourquoi les meilleurs logiciels 3D de la planète (les grands leaders, 3ds Max, Maya, Softimage, Lightwave, Cinema 4D) sont-ils incapables de faire de la modélisation 3D en haute définition ? D'obtenir un Nazgul du Seigneur des Anneaux, ou la tête de Davy Jones dans Les Pirates des Caraïbes ?
Tout simplement, parce que ces logiciels n'ont pas une structure qui leur permette de gérer les millions de polygones nécessaires, ni les outils très spécifiques requis par de type de réalisation, à savoir la peinture de fines géométries.

Normal et Displacement Mappings

Point de grand mystère : les deux techniques majeures qui sont utiles pour créer des modèles 3D détaillés avec rides, plis de peau, etc. sont le Normal Mapping et le Displacement Mapping, techniques au cœur de la plupart des outils de 3D organiques.
Le Normal Mapping est une astuce visuelle qui permet de donner l'illusion de voir des modèles en haute définition, alors qu'il s'agit juste d'effets de texture avec un aspect relief réagissant à la lumière. Très économique en faces et donc en taille et en calcul, cette technique présente toutefois l'inconvénient de ne pas produire une véritable géométrie 3D avec tous les détails nécessaires, et ne correspond donc pas à toutes les applications (pas d'impression 3D possible de ces modèles par exemple). Par contre, vue son caractère léger, c'est la technique privilégiée dans les jeux vidéo.
Le Displacement Mapping au contraire se base sur de véritables déformations des maillages 3D, et nécessite ainsi des milliers de polygones pour créer des modèles réalistes.

Les logiciels pour la modélisation organique : ZBrush, Mudbox et les autres

Ces logiciels se distinguent par leurs capacités spécifiques:

1. Des outils dédiés à la modélisation par sculpture de polygones (notamment les brosses de peinture de géométrie)
2. Une architecture logicielle orientée exclusivement vers la prise en compte de l'affichage de maillages polygonaux géants (milliers, voir millions de polygones), ce qui n'est pas le cas de Maya, 3ds Max, etc. (malgré leurs efforts en ce sens ces dernières années)…
3. Des fonctionnalités de traitement et d'export des normal maps et displacement maps très efficaces.

Le champion du genre (et le premier à être arrivé sur le marché) est ZBrush de Pixologic. C'est lui qui a montré la voie aux autres. Et il a souvent une longueur d'avance sur ses concurrents, comme avec l'usage des Zspheres qui restent inégalées pour faire de la modélisation organique intuitive à partir de peaux tendues sur des groupes de sphères.

La dernière version (4R3) inclue dorénavant le Fibermesh, un outil supplémentaire pour peindre poils et cheveux en tous genres. Bénéficiant de la technologie des brosses Zbrush, c'est un véritable régal que de peindre (ou coiffer ?) des cheveux sur un personnage, des poils sur un monstre, etc. A noter que ces cheveux peuvent s'exporter en géométrie dans vos logiciels 3D préférés, même si les modèles générés sont en général assez lourds en polygones.

Son principal concurrent est Mudbox, appartenant à la grande famille Autodesk, et sorti tout droit des développeurs de Weta Digital sur le Seigneur des Anneaux (c'est lui qui a servi à faire tous les monstres de la trilogie). La dernière mouture Mudbox 2013 intègre désormais la technologie Gigatexel, qui permet de gérer des textures en très haute définition pour les outils de peinture du logiciel. Une amélioration tout à fait bienvenue pour la gestion des polygones.

Mais il y en a d'autres. Citons notamment 3D-Coat, moins connu mais qui s'est taillé une bonne petite réputation chez les professionnels, Artisan qui est un plug-in pour Google Sketchup, et qui sans doute l'un des plus simples à utiliser.
Si vous n'avez pas de gros moyens financiers, sachez que plusieurs outils gratuits sont disponibles : Sculptris également chez Pixologic, qui est une sorte de Zbrush léger, CB Model Pro encore en version Béta mais intéressant, et puis ce bon vieux Blender, qui étonnamment propose en standard une fonction Sculpt MultiRes loin d'être ridicule.
Enfin, citons Groboto, un outil particulier qui ne ressemble à aucun autre et qui permet avec des méthodes procédurales intuitives la création d'objets 3D innovants et au design extraordinaire.

Que faire d'autre avec ce type de logiciels ?

Tous les logiciels organiques 3D que nous citons ici peuvent également servir à autre chose que de faire des monstres ou personnages haute définition. En effet, ils peuvent être utilisés pour des applications d'architecture très créative (par exemple pour faire des grilles en fer forgé ou des bâtiments complètement étonnants).
Bien entendu, le design produit peut également être friand de ce type d'outils, même si en général, les résultats produits seront trop souvent trop complexes pour ce type d'applications. On peut notamment créer des bijoux, des jouets, des figurines (destinées à l'impression 3D par exemple), etc.
D'autres métiers (comme la dentisterie 3D par exemple), peuvent tirer un grand profit des logiciels organiques.
Et évidemment, l'organique ne se limite pas aux êtres vivants : les végétations luxuriantes, les décors fantastiques, des éléments naturellement artificiels, peuvent tous être créés de manière très intuitive et créative avec ce type de logiciels.

7 bons conseils de la rédaction pour mieux sculpter

1. Prenez le temps d'apprendre l'utilisation d'un de ces logiciels spécialisés modélisation organique : ni 3ds Max, ni Maya, ni aucun autre grand logiciel 3D ne vous permettra de réaliser ce type d'objets !
2. Quel que soit le logiciel que vous utilisez, plongez-vous d'abord dans des manuels d'anatomie (ou des sites web) : rien ne pourra remplacer une bonne connaissance dans ce domaine
3. Privilégiez l'utilisation des Normal Maps quand vous le pouvez, qui sont nettement plus légères que les Maps de Displacement
4. Cherchez de bonnes références visuelles chez quelques artistes majeurs, dont bien entendu HR. Giger (designer d'Alien)
5. Testez vos créations exportées dans vos logiciels 3D habituels (Maya, 3ds Max, etc.) ou moteurs de jeux (Unity, UDK, etc.), le plus souvent possible pour éviter les mauvaises surprises (trop de polygones, polygones incorrects, etc.)
6. Pensez à utiliser Meshlab : c'est le couteau suisse de la modélisation 3D, et il est capable de vous corriger tous les problèmes possibles sur un Mesh 3D.
7. Faites des versions LOD de vos modèles (avec au moins trois niveaux de détails) : vous économiserez ainsi beaucoup de temps de calculs

Et… suivez les bons conseils donnés ici sur le forum de Zbrush : http://forum.zbrush.fr/index.php , qui…étonnamment viennent de … Blender ! http://blenderartists.org/forum/showthread.php

Formations

Les prochaines sessions de E-TribArt de formation continue et initiale en infographie 3D qui contiennent un module de cours sur Zbrush débutent en octobre 2012 ( formation diplômante RNCP niveau II - Bac+3 ).
Tous les renseignements sont sur le site www.e-tribart.fr