{"id":8553,"date":"2019-10-21T16:40:18","date_gmt":"2019-10-21T14:40:18","guid":{"rendered":"http:\/\/biblus.accasoftware.com\/fr\/?p=8553"},"modified":"2025-01-21T16:22:57","modified_gmt":"2025-01-21T15:22:57","slug":"le-rendu-la-definition-les-types-et-les-techniques-de-visualisation","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/biblus.accasoftware.com\/fr\/le-rendu-la-definition-les-types-et-les-techniques-de-visualisation\/","title":{"rendered":"Le Rendu : la d\u00e9finition, les types et les techniques de visualisation"},"content":{"rendered":"

Le rendu est largement utilis\u00e9 par les concepteurs et les entreprises : voyons ce que c’est, quels sont les types de rendus et quelles sont les techniques de visualisation<\/p>\n

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Depuis plusieurs ann\u00e9es le rendu est consid\u00e9r\u00e9 comme le meilleur \u2018ami\u2019<\/em> des professionnels et des entreprises car il s’est av\u00e9r\u00e9 \u00eatre un excellent outil de communication, aidant les clients et les ma\u00eetres d’ouvrage \u00e0 comprendre les choix de conception faits, mais aussi un outil d’analyse et de contr\u00f4le du travail produit.<\/p>\n

Qu’est-ce que le rendu ?<\/h2>\n

Le terme rendu d\u00e9finit le processus qui permet d’obtenir des images num\u00e9riques provenant de mod\u00e9lisations tridimensionnelles<\/strong>, au travers de logiciels appropri\u00e9s. Ces images ont pour but de simuler de mani\u00e8re photor\u00e9aliste des environnements int\u00e9rieurs ou ext\u00e9rieurs (rendu int\u00e9rieur<\/a> et rendu ext\u00e9rieur 3D<\/a>), des mat\u00e9riaux, des lumi\u00e8res, des objets d\u2019un projet et d\u2019un mod\u00e8le 3D.<\/p>\n

\"L\u2019image

Il s’agit d’une image \u00e9labor\u00e9e \u00e0 l’ordinateur \u00e0 la suite d’une mod\u00e9lisation tridimensionnelle bas\u00e9e sur les donn\u00e9es du projet ; le mod\u00e8le g\u00e9om\u00e9trique r\u00e9alis\u00e9 est rev\u00eatu d’images (textures) et de couleurs tout \u00e0 fait semblables aux mat\u00e9riaux r\u00e9els et est ensuite \u00e9clair\u00e9 par des sources lumineuses qui reproduisent l’\u00e9clairage naturels ou artificiels.<\/p>\n

Aux cas o\u00f9 les param\u00e8tres viennent configur\u00e9s en imitant ceux pr\u00e9sents dans la nature (lumi\u00e8re du jour), textures en HD, cadrage en perspectives r\u00e9elles, etc\u2026 alors le rendu peut \u00eatre d\u00e9fini comme photo r\u00e9aliste.<\/p>\n

Les types de rendus<\/h2>\n

Il existe 2 principaux types de rendu<\/strong> ; la diff\u00e9rence r\u00e9side dans la vitesse avec laquelle les images sont calcul\u00e9es et finalis\u00e9es.<\/p>\n

Rendu en Temps R\u00e9el<\/h3>\n

Le rendu en temps r\u00e9el est principalement utilis\u00e9 dans les jeux et les graphiques interactifs<\/strong>, en raison de la n\u00e9cessit\u00e9 de calculer les images \u00e0 partir d’informations 3D \u00e0 un rythme tr\u00e8s rapide. Il y a un mat\u00e9riel graphique d\u00e9di\u00e9, pr\u00e9cis\u00e9ment pour assurer une \u00e9laboration rapide des images.<\/p>\n

Rendu offline<\/strong><\/h3>\n

Le rendu hors ligne est utilis\u00e9 dans les situations o\u00f9 le besoin de la vitesse d\u2019\u00e9laboration est inf\u00e9rieur<\/strong>. Les effets fonctionnent l\u00e0 o\u00f9 la complexit\u00e9 visuelle et le photo r\u00e9alisme sont \u00e0 un niveau tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9. Il n’y a pas d’impr\u00e9visibilit\u00e9, contrairement au temps r\u00e9el.<\/p>\n

\"L'image

Le rendu : les techniques de visualisation<\/h2>\n

Z-Buffer (<\/strong>Tampon de profondeur)<\/strong><\/h3>\n

L\u2019un des algorithmes les plus simples pour d\u00e9terminer les surfaces visibles, qui utilise deux structures de donn\u00e9es telles que le z-buffer<\/strong> (une zone de m\u00e9moire qui garde pour chaque pixel la coordonn\u00e9e z la plus proche de l’observateur) et le frame-buffer<\/strong> (qui contient les informations de couleur relatives aux pixels contenus dans le z-buffer). Pour chaque pixel, la valeur maximale de z est m\u00e9moris\u00e9e (en supposant que l’axe z va de l’\u00e9cran vers les yeux de l’observateur) et \u00e0 chaque \u00e9tape, la valeur contenue dans z-buffer est mise \u00e0 jour seulement si le point examin\u00e9 \u00e0 la coordonn\u00e9e z sup\u00e9rieure \u00e0 celle actuellement pr\u00e9sente dans le z-buffer. La technique est appliqu\u00e9e \u00e0 un polygone \u00e0 la fois et donc lors du balayage de l’un d’eux, il n’est pas possible d’avoir des informations relatives sur les autres polygones.<\/p>\n

Scan line (Ligne de balayge)<\/strong><\/h3>\n

Une des plus anciennes m\u00e9thodes. Il fusionne l’algorithme de d\u00e9termination des surfaces visibles avec l’algorithme de d\u00e9termination des ombres rapport\u00e9es. Les algorithmes travaillant sur la ligne de balayage sont la pr\u00e9cision de l’image et tirent leur nom, du fait que, pour chaque ligne de balayage d\u00e9terminent les span<\/strong> (intervalles) des pixels visibles<\/strong>. Il se diff\u00e8re du z-buffer car il travaille avec une ligne de balayage \u00e0 la fois.<\/p>\n

\"L\u2019image

\u00a0Ray casting (Raycasting)<\/h3>\n

C\u2019est un m\u00e9canisme de pr\u00e9cision d’image qui permet la d\u00e9tection des surfaces visibles<\/strong>. L’ensemble du processus se r\u00e9f\u00e8re \u00e0 un centre de projection et \u00e0 un \u00e9cran dans une position arbitraire pens\u00e9e comme une grille r\u00e9guli\u00e8re. Les \u00e9l\u00e9ments correspondent \u00e0 la dimension des pixels de la r\u00e9solution souhait\u00e9e. Des rayons lumineux imaginaires sont trac\u00e9s du centre d’observation vers les objets pr\u00e9sent sur la sc\u00e8ne, un pour chaque cellule de la fen\u00eatre elle-m\u00eame.<\/p>\n

L’id\u00e9e de font du raycasting consiste \u00e0 faire partir des rayons de l\u2019\u0153il, un par pixel, et de trouver l’objet le plus proche qui bloque le parcours (il faut penser \u00e0 une image comme une grille, o\u00f9 chaque carr\u00e9 correspond \u00e0 un pixel). Un avantage important offert par le raycasting par rapport \u00e0 l’ancien algorithme de la ligne de balayage est sa capacit\u00e9 de g\u00e9rer avec simplicit\u00e9 des surfaces solides ou non planes<\/strong>, telles que les c\u00f4nes et les sph\u00e8res. Si une surface math\u00e9matique peut \u00eatre frapp\u00e9e par un rayon, le raycasting est capable de la dessiner. Des rendus d’objets complexes peuvent \u00eatre facilement cr\u00e9\u00e9s \u00e0 l’aide de techniques de mod\u00e9lisation solide.<\/p>\n

\"L\u2019image

Ray tracing (Lancer de rayons)<\/strong><\/h3>\n

Il d\u00e9coule directement du raycasting \u00e0 laquelle vient appliqu\u00e9e un mod\u00e8le particulier d’\u00e9clairage qui prend en compte les ph\u00e9nom\u00e8nes physiques de la lumi\u00e8re tels que la r\u00e9flet et la r\u00e9fraction qui permet d’obtenir des r\u00e9sultats photo r\u00e9alistes \u00e9tonnants. Elle repose sur l’observation que, de tous les rayons lumineux qui quittent une source, les seuls qui contribuent \u00e0 l’image sont ceux qui, apr\u00e8s avoir frapp\u00e9 l’objet, atteignent l’observateur. Les rayons lumineux peuvent atteindre l’observateur soit directement, soit par effet de l’interaction avec d’autres surfaces. Bien s\u00fbr, il n’est pas possible de suivre la trajectoire de chaque rayon ; cependant, si nous inversons la trajectoire des rayons, et ne consid\u00e9rons que ceux qui partent de la position de l’observateur, nous d\u00e9terminons les rayons qui contribuent \u00e0 l’image. C’est exactement l’id\u00e9e qui se cache derri\u00e8re la m\u00e9thode du lancer de rayons (ray tracing), qui simule le chemin arri\u00e8re parcouru par le rayonnement lumineux pour joindre l’observateur.<\/p>\n

La popularit\u00e9 du lancer de rayons jette les bases d’une simulation r\u00e9aliste de la lumi\u00e8re par rapport \u00e0 d’autres mod\u00e8les de rendu<\/strong> (comme le rendu de lignes de balayage ou le raycasting). Des effets tels que la r\u00e9flexion et l’ombre, difficiles \u00e0 simuler avec d’autres m\u00e9thodes, sont le r\u00e9sultat naturel de l’algorithme. Une impl\u00e9mentation relativement simple conduit \u00e0 des r\u00e9sultats impressionnants, le lancer de rayons (ray tracing) repr\u00e9sente souvent le point d’acc\u00e8s \u00e0 l’\u00e9tude de la programmation graphique.<\/p>\n

\"L\u2019image

Radiosity (Radiance)<\/h3>\n

Une autre m\u00e9thode de pr\u00e9cision d’image qui am\u00e9liore encore les qualit\u00e9s photo r\u00e9alistes de l’image car elle prend \u00e9galement en compte le ph\u00e9nom\u00e8ne physique de l’inter r\u00e9flexion diffuse entre les objets. En fait, dans le monde r\u00e9el, lorsqu’une surface poss\u00e8de une composante de lumi\u00e8re r\u00e9fl\u00e9chissante, non seulement elle appara\u00eet dans notre image, mais elle illumine aussi les surfaces proches. La lumi\u00e8re r\u00e9-irradi\u00e9e transporte des informations de l’objet qui l’a relanc\u00e9<\/strong>, en particulier la couleur. Ainsi les ombres s\u2019av\u00e8rent \u00ab\u00a0moins noires\u00a0\u00bb et il est possible de percevoir la couleur de l’objet voisin bien \u00e9clair\u00e9, un ph\u00e9nom\u00e8ne souvent appel\u00e9 \u00ab\u00a0fuite de couleur\u00a0\u00bb. L’algorithme de radiance (radiosity), dans un premier temps, identifie et d\u00e9compose les surfaces en composants plus petits et par la suite distribue l’\u00e9nergie lumineuse directe ; dans un deuxi\u00e8me temps, elle calcule l’\u00e9nergie diffus\u00e9e, transmise et r\u00e9fl\u00e9chie en supposant que les surfaces refl\u00e8tent la lumi\u00e8re de la m\u00eame mani\u00e8re. De plus, elle calcule les surfaces qui refl\u00e8tent le plus d’\u00e9nergie et la redistribue.<\/p>\n

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