Qu'est-ce que le rendu 3D ? Comment créer des images 3D réalistes

Fini le temps où les effets spéciaux excitants et visuellement attrayants étaient réservés aux films à gros budget.

Maintenant, il y a de fortes chances que, en feuilletant un magazine, en passant devant un panneau publicitaire ou en faisant défiler les réseaux sociaux, vous ayez vu un rendu 3D.

Tout le processus peut être réalisé à l'aide de logiciels de rendu 3D, qui utilisent les données des modèles 3D pour créer le rendu. Il est courant de considérer le rendu 3D comme une forme de photographie virtuelle car il utilise des connaissances en mise en scène et en éclairage pour produire des images.

Types de rendu 3D

Les artistes 3D peuvent créer des rendus d'images réalistes ou non réalistes.

Un rendu 3D réaliste peut représenter quelque chose trouvé dans le monde réel. Par exemple, un artiste 3D rend l'intérieur architectural d'une nouvelle maison qui ressemble à une photographie. Ou une image de design de produit d'un meuble ou d'une voiture.

Source : VRender

Un rendu 3D non réaliste peut être un schéma ou un objet dessiné comme un dessin animé avec un aspect 2D plus traditionnel.

Source : Science Behind Pixar

Rendu 3D vs. modélisation 3D

Le rendu 3D n'existe pas sans la modélisation 3D.

La modélisation 3D est le processus de création d'objets 3D à l'aide de logiciels spécialisés. L'objet 3D est créé en manipulant des formes simples, des modèles complexes et des polygones à l'aide de logiciels de modélisation 3D. La représentation, appelée modèle 3D, transmet la forme, la taille et la texture d'un objet.

Une fois le modèle créé, le rendu 3D transforme le modèle en une image complexe, de haute qualité et fidèle à la réalité. Combinés, la modélisation 3D et le rendu 3D sont deux étapes que les concepteurs suivent pour créer des images générées par ordinateur (CGI).

La modélisation 3D précède toujours le rendu 3D dans le processus de visualisation 3D.

Comment fonctionne le rendu 3D ?

Les concepteurs décomposent les projets de rendu 3D en une série d'étapes, en commençant par le modèle 3D et en le transformant en une représentation 2D. Selon la taille du projet et le logiciel utilisé par l'artiste, les étapes peuvent varier. En général, le processus de rendu 3D est le suivant.

Avant

Quelques étapes doivent être réalisées avant que les concepteurs 3D puissent retrousser leurs manches pour commencer le rendu.

• Concept : Il est toujours bon de tenir une consultation ou une réunion initiale pour discuter de la vision et des objectifs du projet, de l'entreprise ou du public cible pour l'image. En fonction de ces détails, il est plus facile de restreindre la version finale.
• Analyse : Avec la vision en tête, l'analyse du projet commence. Cela inclut la décision sur des détails tels que l'éclairage, les angles de caméra, la couleur, la texture et l'environnement.
• Modèle 3D : Une représentation numérique de l'objet ou de la surface est créée sous forme de modèle 3D.

Pendant

Une fois le modèle terminé, l'artiste 3D peut commencer le rendu.

• Matériaux et texture : Le concepteur doit prendre en compte le matériau de l'objet pour créer un rendu réaliste. L'artiste peut modifier les paramètres et l'apparence du matériau pour obtenir la représentation visuelle la plus réaliste possible. Par exemple, il peut passer du plastique brillant au lin tissé pour des visuels plus améliorés.
• Éclairage : La lumière et ses réflexions sont cruciales pour un rendu réaliste. Tout est question d'ombres et de la façon dont elles rendent l'image réelle. Sans un éclairage convaincant, le résultat peut sembler faux ou non naturel.
• Détails : Après la texture et la lumière, l'artiste ajoute d'autres sculptures et plus de détails pour compléter le concept.
• Retour et affinage : Il est important d'obtenir l'avis du client, du client ou du directeur artistique afin que des modifications puissent être apportées avant que le travail ne soit considéré comme terminé.

Après

Une fois les touches finales terminées, une dernière étape est nécessaire pour le rendu 3D.

• Livraison : Le client reçoit l'image officielle. La façon dont l'image finale est enregistrée dépend de son utilisation pour l'impression, le film, le web ou la vidéo.

Techniques de rendu 3D

Le concept de rendu 3D est similaire à la photographie. Un programme de rendu utilise une caméra et la pointe vers un objet pour créer ou composer une photo. Ensuite, l'éclairage numérique rend le rendu aussi détaillé que possible.

Les concepteurs emploient plusieurs techniques pour produire un rendu 3D efficace qui reproduit la façon dont la lumière frappe les objets dans la vie réelle.

Rendu en temps réel

La technique de rendu en temps réel est le plus souvent vue dans les graphiques interactifs et de jeux. Ces images sont traitées à partir de données 3D à grande vitesse, ce qui garantit le traitement rapide des images nécessaire pour un jeu vidéo se déplaçant à 60 images par seconde ou plus.

Pour un rendu de haute qualité, le logiciel pour un rendu en temps réel ne prend que quelques minutes pour créer une scène réaliste avec des ombres naturelles.

Rastérisation

Une des premières méthodes utilisées pour le rendu 3D est la rastérisation, qui fonctionne en traitant le modèle comme un maillage de polygones. Un maillage est une collection de sommets qui forment l'objet 3D. Chaque sommet a des informations de texture et de couleur uniques attachées à lui. Un logiciel est ensuite utilisé pour remplir les zones avec les bonnes couleurs et textures en fonction de ces données.

Si le rendu 3D est comme la photographie dans un sens général, pensez à la rastérisation comme étant similaire à « Peindre par numéros ». Il y a un contour pour chaque couleur que vous peignez, ce qui est le même concept utilisé ici.

Cette méthode de rendu est rapide et encore couramment utilisée pour le rendu en temps réel des jeux informatiques et d'autres types de simulation.

Lancer de rayons

Le lancer de rayons crée un rendu 3D en projetant des rayons sur le modèle depuis le point de vue de la caméra. Il transforme les données en une projection 3D en traçant les rayons depuis le point de vue de la caméra. C'est une autre technique rapide qui facilite le positionnement correct des sources de lumière dans la scène 3D par l'artiste.

Les rayons sont projetés et tracés en groupes en fonction des données et des informations géométriques. Dans le lancer de rayons, lorsque les rayons intersectent un objet, la couleur et la luminosité de l'objet à ce point déterminent la valeur d'un pixel dans l'image finale. C'est ce qui rend la texture, la couleur et la lumière aussi réalistes que possible.

Tracé de rayons

Ensuite, il y a le tracé de rayons, qui peut simuler les ombres, les réflexions et les réfractions. Le tracé de rayons est similaire au lancer de rayons, sauf qu'il est meilleur pour représenter la lumière. Ici, les rayons primaires du point de vue de la caméra sont projetés sur le modèle 3D pour produire des rayons secondaires. Après avoir fait contact avec le modèle, des rayons d'ombre, de réflexion ou de réfraction sont émis, selon le type de surface dans le rendu.

Le tracé de rayons produit également une ombre sur une autre surface si la surface perturbe le chemin entre le rayon d'ombre et la source de lumière. Bien que cette technique soit plus lente que le lancer de rayons, elle est utilisée pour simuler comment la lumière rencontre naturellement les objets et crée une ombre réaliste.

Projection en perspective

La projection en perspective fait apparaître les objets éloignés plus petits que les objets plus proches de l'œil ou du point de vue du spectateur. Le logiciel de rendu crée des projections en perspective en multipliant une « constante de dilatation » pour placer les objets par rapport à la taille souhaitée dans la scène.

Optimisation de la résolution

Comme une photo classique, la résolution d'image d'un rendu 3D est composée de pixels. Plus le nombre de pixels par pouce est élevé et dense, plus l'image finale, ou le rendu, sera claire, nette et réaliste.

Industries utilisant le rendu 3D

Bien que le rendu 3D devienne de plus en plus populaire dans diverses industries, voici des exemples d'industries où vous êtes le plus susceptible de trouver des rendus 3D bien utilisés.

• Design et architecture : Les architectes utilisent des images rendues en 3D pour présenter des effets clés et démontrer les forces et les faiblesses des structures avant qu'un projet ne passe officiellement à la phase de conception.
• Immobilier : Le rendu 3D est souvent utilisé pour créer une visite virtuelle des maisons à vendre. Les rendus de haute qualité facilitent la vente de maisons par les promoteurs et les agents immobiliers, tandis que les acheteurs peuvent obtenir plus de détails sur une maison en temps réel.
• Marketing et publicité : Les publicités et campagnes numériques avec des rendus 3D présentent le produit de la manière la plus réaliste possible. De plus, les modèles en phase de conception de produit peuvent être utilisés sur les plateformes Internet et les réseaux sociaux.
• Divertissement : L'animation 3D est devenue largement utilisée pour créer des dessins animés et des films captivants.
• Jeux vidéo : Grâce à l'utilisation de la technologie de dessin de rendu 3D, les mondes virtuels de l'industrie du jeu sont devenus aussi similaires que possible au monde réel.
• Fabrication électronique : Le rendu 3D permet aux ingénieurs et aux concepteurs de visualiser la disposition d'un design de PCB, garantissant que les composants s'adaptent correctement et sont placés de manière optimale pour la performance.

Avantages du rendu 3D

Lorsqu'il est bien fait, le rendu 3D peut entraîner plusieurs avantages. Certains à garder à l'esprit sont :

• La capacité d'afficher plusieurs points de vue, un éclairage précis et une performance précise dans un graphique ou une image
• Une communication visuelle de haute qualité avec les clients dans diverses industries, ce qui peut vendre un concept et réduire les retours si le produit est vendu
• Une représentation rapide et précise d'une idée ou d'un projet avec des niveaux élevés de détail, d'éléments visuels et d'éclairage réaliste dans les espaces intérieurs et extérieurs
• La capacité de voir et de montrer l'objet sous différents angles, ce qui peut être particulièrement utile pour les ingénieurs et les architectes
• Comparé à l'embauche de studios photo, le concept d'utilisation de services de visualisation 3D peut finir par être à un prix inférieur pour des projets simples
• Les modifications des concepts et des idées peuvent être effectuées rapidement et en temps réel

Défis du rendu 3D

À l'inverse, le rendu 3D entraîne également certains défis. Certains inconvénients potentiels à garder à l'esprit sont :

• La courbe d'apprentissage pour le rendu 3D, et le logiciel qui l'accompagne, peut être abrupte
• Pour obtenir un rendu aussi réaliste que possible, le modèle 3D doit avoir des proportions et des détails précis, ce qui peut également être difficile à perfectionner
• Bien que des images simples puissent être rendues rapidement, des scènes d'action complexes pour un film d'animation peuvent prendre des semaines à créer
• Pour une simple conceptualisation, le rendu 3D peut être rentable, mais pour un projet à grande échelle, le processus du début à la fin peut coûter des milliers de dollars

Meilleurs logiciels de rendu 3D

Les logiciels de rendu 3D prennent des modèles 3D générés par l'utilisateur et les placent dans des environnements ou des images 3D. Grâce à ces outils, les développeurs de médias, les artistes et les graphistes peuvent insérer des objets et des personnages disparates importés de logiciels de modélisation 3D dans le cadre de leur choix. Les rendus créés avec ce logiciel sont généralement navigables, évolutifs et interactifs.

Pour être inclus dans la catégorie Rendu 3D, un produit doit :

• Créer des images rendues à utiliser dans des médias ou sur divers sites Web
• Fournir aux utilisateurs un moyen d'insérer des modèles 3D, des objets et des personnages dans des rendus
• Avoir des fonctionnalités nécessaires, comme le texturage, l'éclairage et les effets de vent pour donner vie aux rendus
• Offrir des outils pour manipuler et rendre divers environnements 3D

* Ci-dessous se trouvent les cinq principales solutions de logiciels de rendu 3D du rapport Grid® de printemps 2022 de G2. Certains avis peuvent être édités pour plus de clarté.

1. Unity

Unity est un logiciel de rendu 3D axé sur le développement de jeux, créant à la fois des jeux vidéo 3D et 2D, des modèles, des designs et des expériences. En plus des jeux, il est également utilisé par les industries de l'automobile, du cinéma et de l'architecture.

Ce que les utilisateurs aiment :

« Un grand nombre de fonctionnalités et de capacités font de Unity l'un des meilleurs outils pour le développement de jeux, et il est encore meilleur que cela dans d'autres domaines. Grâce à la connexion directe avec le magasin d'actifs de Unity, il est beaucoup plus facile d'identifier et d'utiliser des actifs tiers, ce qui signifie que vous passerez moins de temps à chercher tout ce qui peut être utilisé pour votre projet et gagnerez du temps pendant le développement. »

- Unity Review, Jasper S.

Ce que les utilisateurs n'aiment pas :

« Il y a quelques choses que je n'aime pas à propos de Unity. D'une part, l'écran de démarrage des jeux développés avec la licence gratuite est marqué d'un filigrane avec le logo Unity. De plus, Unity ne prend pas en charge la liaison avec les bibliothèques externes et n'a pas une interface utilisateur très attrayante. »

- Unity Review, Nabin P.

2. Blender

En plus du rendu 3D, Blender fait tout - modélisation 3D, animation, rigging et simulation. Cette suite de création 3D permet également aux utilisateurs de créer des jeux de haute qualité, d'éditer des vidéos et de s'essayer au suivi de mouvement. Avec des moyens de production techniques et créatifs gratuits et un accès gratuit aux marchés, Blender croit que tout le monde devrait pouvoir créer du contenu 3D.

Ce que les utilisateurs aiment :

« Blender est un outil logiciel 3D incroyable qui permet aux utilisateurs de construire et de concevoir à peu près n'importe quoi. L'interface utilisateur est assez facile à apprendre et il y a un énorme soutien communautaire. Vous pouvez apprendre à peu près tout ce que vous voulez à travers de nombreux forums de discussion et tutoriels vidéo différents. Étant soutenu par la communauté, il y a des mises à jour et des add-ons qui se produisent en continu.

Une des meilleures choses à propos de Blender est qu'il est gratuit. Certains des add-ons que vous pouvez obtenir coûteront de l'argent mais ils ne sont pas nécessaires pour utiliser le logiciel. Ce sont des produits créés par les utilisateurs pour simplifier les tâches. »

- Blender Review, Dannie B.

Ce que les utilisateurs n'aiment pas :

« Dans les versions récentes, l'interface a changé. D'une part, elle ressemble plus aux interfaces de modélisation 3D commerciales, apparaissant ainsi plus agréable pour les nouveaux utilisateurs. D'autre part, les utilisateurs peuvent être déconcertés, car l'ancienne interface et les formats semblaient maladroits au début mais étaient quelque peu efficaces et rapides. »

- Blender Review, Francesco S.

3. 3ds Max Design

3ds Max Design est créé pour les concepteurs, ingénieurs civils, architectes et spécialistes de la visualisation qui ont besoin non seulement d'un outil pour le rendu 3D mais aussi pour la conception 3D, l'animation et la modélisation. Il fournit aux utilisateurs des outils de modélisation robustes, des outils de texturation et d'ombrage intuitifs, donnant aux concepteurs un contrôle artistique complet pour créer des rendus de qualité professionnelle.

Ce que les utilisateurs aiment :

« La disposition de 3ds Max est simple. L'utilisation des outils de sommet, de bord et de coin pour la modélisation est l'une des plus simples par rapport à d'autres logiciels. Le pipeline (Importation et Exportation) est également utile pour transférer votre fichier vers d'autres logiciels de rendu 3D.

L'autre chose que j'aime le plus est son intégration avec d'autres moteurs de rendu tiers. Le logiciel est vraiment bon pour la modélisation débutante car il offre des moyens et des outils faciles pour commencer avec la modélisation 3D. »

- 3ds Max Design Review, Hitendra S.

Ce que les utilisateurs n'aiment pas :

« Il est un peu difficile de s'y habituer au début. C'est comme apprendre une nouvelle langue avec tous les boutons et le rendu ; vous avez certainement besoin de tutoriels lorsque vous commencez. »

- 3ds Max Design Review, Aylin A.

4. Maya

Les artistes 3D utilisent souvent Maya pour leurs besoins en rendu 3D, simulation, animation et modélisation. Il dispose d'une boîte à outils rapide et créative pour créer des mondes expansifs, des personnages complexes et des effets éblouissants.

Ce que les utilisateurs aiment :

« Maya offre un package 3D complet. Maya aide à créer un projet exactement comme vous l'aviez imaginé. Ce logiciel est excellent pour l'animation et il est plus facile d'utiliser des fonctionnalités comme les contraintes, les trajectoires de mouvement et les éditeurs d'attributs dans Autodesk Maya. Je suis animateur mais j'adore modéliser sur Maya. C'est super pratique, et nous pouvons trouver des tutoriels partout sur YouTube. J'aime le fait que nous puissions ajouter des scripts et des plug-ins selon nos besoins. »

- Maya Review, Salomi R.

Ce que les utilisateurs n'aiment pas :

« Maya est un excellent logiciel mais il nécessite beaucoup de ressources. Il est très intensif sur le GPU pour le rendu, ce qui le rend pratiquement inutilisable sur une machine légère ou portable. Maya a également des fonctionnalités qui sont un peu compliquées et nécessitent une expérience préalable en modélisation 3D pour l'utiliser à son plein potentiel. »

- Maya Review, Subrata S.

5. Keyshot

Keyshot permet aux utilisateurs de créer des rendus 3D, des animations et des visuels interactifs avec le lancer de rayons en temps réel et l'illumination globale. Grâce à une architecture basée sur le CPU, les concepteurs peuvent créer des rendus réalistes en utilisant des ordinateurs simples sans graphiques informatiques avancés.

Ce que les utilisateurs aiment :

« Keyshot prend en charge l'éclairage de manière simple et vous permet de prévisualiser le résultat de votre rendu avant d'appuyer sur le bouton. Pouvoir faire de courtes animations sur le logiciel est également génial ! »

- Keyshot Review, Marcelo S.

Ce que les utilisateurs n'aiment pas :

« Keyshot a besoin de beaucoup de mises à jour sur ses options et fonctionnalités pour avoir une bien meilleure qualité. Certains outils vous donnent un résultat artificiel qui n'est pas bon pour tout le monde. En comparaison avec d'autres moteurs de rendu, les options de Keyshot semblent basiques ! Vous ne pouvez pas obtenir des résultats très réalistes sans utiliser d'autres logiciels et éditeurs. »

- Keyshot Review, Mohammad Sadra B.

L'éclairage est tout

La prochaine fois que vous feuilletterez un magazine ou passerez devant un panneau publicitaire visuellement époustouflant, vous pourrez peut-être le reconnaître comme un rendu 3D. Lorsque vous êtes armé du bon logiciel et comprenez ses différentes méthodes, le rendu 3D peut être une belle chose.

Une partie de la création d'un rendu 3D réaliste consiste à avoir un modèle 3D avec un mapping UV exceptionnel. En savoir plus sur la façon de donner à votre modèle un peu plus de flair.