Logiciel de dessin

Le pipeline graphique

Le processus d'affichage des objets en fil de fer que vous pouvez voir dans le modeleur fait intervenir plusieurs étapes.
Nous devons considérer que la scène est décrite dans l'espace tridimensionnel et qu'elle doit s'afficher dans un espace plan à deux dimensions qui est la surface de l'écran. Grâce à des transformations mathématiques appelées projections et en utilisant les lois de la perspective, il est possible de donner une illusion de profondeur aux objets. L'ensemble du processus est appelé pipeline 3D. En voici les bases.

En premier lieu, il faut considérer que les coordonnées des points de chaque objet sont basées sur un système local à cet objet. Autrement dit, l'origine du repère des coordonnées se confond avec un des points de l'objet, et les coordonnées de tous ses autres points sont définies comme des décalages par rapport à ce point origine. Cela facilite beaucoup le travail de modélisation, mais il est nécessaire de changer de système quand on veut visualiser la scène entière.

Il faut donc transformer les coordonnées locales des sommets dans un système global plus universel. En fait, la scène entière doit être transformée dans ce système de coordonnées global (World Coordinatc System). De plus, pour visualiser les objets, il est nécessaire d'introduire une caméra virtuelle, qui joue le rôle de l’œil de l'observateur. Celle ci a un emplacement dans l'espace, une direction de vision (l’endroit vers lequel elle pointe), et un volume de visibilité correspondant au type d'objectif simulé.
 
Les polygones sont d'abord soumis à un test de visibilité simple (culling) qui va éliminer des calculs suivants toutes les facettes qui ne sont pas visibles du point de vue de l'observateur. Ce test de visibilité est basé sur la notion de normale d'un polygone. C'est une notion mathématique dont il est difficile de se passer, car elle est employée en permanence dans la plupart des algorithmes de rendu.

On appelle vecteur normal à une surface en un point la droite perpendiculaire au plan tangent à la surface en ce point. Autrement dit, la normale d'un polygone pointe perpendiculairement au plan qui contient ce polygone. Si cette normale et la direction de vision de la caméra forment ensemble un angle supérieur ou égal à 90°, le polygone n'est pas visible.

L’étape suivante consiste à tester les polygones restants pour voir s'ils font partie du volume de vision de l'observateur : c'est le clipping. Les polygones compris dans ce cône tridimensionnel sont alors projetés sur le plan de vision (l'écran). En mode fil de fer, ce sont uniquement les arêtes des polygones qui sont affichées puisque l'on n'a pas besoin d'informations sur les surfaces.
 
Toute cette partie géométrique intervient avant le tracé des vecteurs proprement dit, et est intensive en calculs sur les nombres réels (calcul flottant). Elle fait essentiellement appel au calcul matriciel, avec des translations, des rotations et des changements d'échelle.

Abordons maintenant l'aspect spectaculaire de l'image de synthèse, à savoir le rendu réaliste.