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 La 3D temps réel ?

Written by Benoît Saint-Moulin
Date : 2007-04-16 22:21:18


       

Cet article à pour but d'expliquer ce qu'est la 3D temps réel et quelques domaines d'applications de cette technologie en pleine explosion !



© TurnTool

Qu'est ce que la 3D temps réelle ?


La 3D temps réel est l'art de mettre en oeuvre des objets ou projets 3D réalisés dans un logiciel 3D et de les afficher par la suite à l'écran de façon immédiate dans la mesure du possible et des performances des machines.

Le rendu est dit « temps réel » car l'ordinateur effectue les rendus d'images sans devoir attendre et ce à chaque mouvement ou modification du modèle 3D !

Contrairement à l'image rendue pour l'animation 3D « classique » ou le film réaliste, en « temps réel » tout le rendu se calcule pendant que l'utilisateur manipule l'objet ou voyage dans le projet, le calcul des images est donc ultra rapide !

Cette discipline est de plus en plus présente sur Internet (on parle alors de Web3D ou 3D online) ou hors ligne (Exécutable, PDF3D, CD ROM, jeux vidéo...) Elle permet d'offrir aux utilisateurs la possibilité de manipuler et interagir directement avec un modèle ou un projet dit multimédia. (ex : manipuler et changer les couleurs d'un gsm, voyager dans une visite virtuelle, configurer les accessoires d'une automobile, simuler des cas d'urgence,...)





Histoire et origines :


D'où vient la 3D temps ? Ou plus tôt quand à elle commencé ? C'est assez difficile de répondre avec certitude.

Pour ne pas se tromper on pourrait dire vers 1970, date de l'heure Unix :-)

Bien avant le VRML et les solutions modernes de 3d temps réel, des applications comme Virtus VR – 1989 ou encore le très célèbre 3D construction Kit de Domark – 1991 (présent sur tous les micro ordinateur de l'époque !) , permettaient déjà de manipuler de la 3D temps réel et réaliser des « mondes » virtuelle sans programmation !



3D Construction Kit © Domark



Ce sont probablement les deux précurseur maintenant oublié mais qui ont fortement contribué a rendre la réalité virtuel accessible aux grand public !

Est ensuite apparu le premier véritable produit de création 3D temps réel haut de gamme : Virtools de Dassault – 1993 ! Ce logiciel toujours d'actualité est devenu avec le temps une solution robuste et fort d'une expérience de plus de 20 ans d'expérience ! Il possède une solide réputation sur tous les secteurs d'Internet à la simulation complexe ou encore sur console des jeux !

Vers 1994 est apparu le premier véritable standard et langage de réalité virtuelle exploitable sur Internet, le VRML : Virtual Reality Markup Language, crée par Mark Pesce, Tony Parisi et Peter Kennard.

Il fût fortement soutenu par SGI (Silicon Graphics) et son célèbre Cosmo Player ;-), Apple, IBM, Netscape,...

Ce langage avec également la montée en puissance des vitesses de transmission informatique comme l'ADSL, à véritablement permis l'explosion de la 3D temps réel sur Internet !

Au même titre que Adobe Flash, Quicktime, Realplayer,... le VRML est devenu une technologie acteur clef du développement multimédia 3D pour les sites Internet, sa dernière évolution est le X3D.



3D Construction Kit © Domark



Principaux avantages et inconvénients :


Avantages :

Le rendu est simultané sans devoir attendre. Possibilité pour l'utilisateur de manipuler ou modifier un objet, il permet le travail collaboratif sur un même projet par des utilisateurs reliés via Internet, Il est également possible de reproduire et manipuler des objets inexistants ou impossible à manipuler à l'échelle humaine.

La 3D temps réel peut également servir à simuler des environnements dangereux et former du personnel à certaines situations d'urgence (central nucléaire, pétrochimie, médical,...)

Un fois un projet terminé et publié, les utilisateurs peuvent à loisir le manipuler voir le modifier, l'imprimer...

Un exemple parmi d'autre est de pouvoir choisir sa cuisine ou maison sur base de maquette 3D et d'en modifier l'agencement.

Inconvénients :

Bien qu'elle offre tous les avantages de la manipulation et du rendu simultané, la 3D temps réel demande une mise en oeuvre plus complexe et rigoureuse que des objets / projets 3D destinés à être calculés en mode photo réaliste ou film.

Les contraintes de construction demandent une création sans faille des objets, sachant que les utilisateurs pourront manipuler ceux-ci. Il n'est pas permis de laisser des erreurs ou morceaux de construction dans les projets.

Le rendu est (pour l'instant) de qualité encore inférieur à des rendus effectués en mode différé / pré-calculé, il s'agit donc de trouver des compromis entre qualité et vitesse de calcul et vitesse de chargement.

Mis à part les contraintes techniques au niveau du rendu et support, la 3D temps réel demande de nombreuses compétences souvent requise par un seul infographiste. En effet si l'utilisateur final peut profiter à loisir de cette technologie, l'infographiste doit regrouper des compétences aussi diverses que pointues : graphisme 3D, conception de site Web, optimisation de contenu, programmation de l'interactivité,...

Bien évidement des projets simples et sans programmation complexes peuvent de nos jours être réalisé par des non programmeurs grâce à des interface intuitives et des systèmes de programmation visuel (Câblages visuelle, briques logic,...) mais pour des projets spécifiques et souvent complexes il faudra mettre la main à la pâte. Les compétences minium sont connaître la 3D et avoir un peu de logique.

Si vous avez en plus l'envie de plubier vos projets sur Internet (Web3D), alors des compétences de web designer et connaissances en web viennent s'ajouter aux bagages requis.



Model © Joseph Kosinski / WF projet © BSM3D - Gauche : rendu Autodesk 3ds max avec Mentalray - Droite : Rendu temps réel dans WireFusion



Les standards ?


Même si la 3D temps réel est une discipline âgée d'une vingtaine d'année, elle ne connaît toujours pas de véritable standard vraiment définit.

Les seuls véritables standards actuels sont le VRML / X3D (qui date de 1994!) avec aussi le MPEG4, pour les autres formats propriétaires employé il y va des performances et envies souhaitées par chaque éditeur !

A l'heure actuel l'équipe du Khronos Group fait un travail formidable sur le Format Collada qui devient petit à petit « LE » nouveau standard en terme de format de fichier et de portabilité 3D entre plate formes et applications.





Deux vecteurs ?


Deux grands vecteurs sont présent dans la 3D temps réel :


° Le offline (hors ligne)

Il Représente les technologies lourde en terme de poids de fichier mais offrant des niveaux de performances impressionnante en terme de vitesse et qualité de rendu par rapport aux technologies offline.

Ce sont des technologies destinées aux applications CAO, Simulations et rendu de qualité extrêmes pour le temps réel.

Le format des projets est le plus souvent un exécutable et permet sa distribution via des média comme le CD ROM ou DVD.

Les grands produits actuelle de création 3D temps réel offline sont : Virtools, Nova, Quest3D, Ogre3D, oZone3D, Subdo,...


° Le online (En ligne, visible sur Internet)

Il Représenté les technologies qui se doivent d'être légère et portable entre plat forme, en effet destinées aux média Internet le vecteur online demande plus de rigueur vue les optimisation demandée pour gagner en poids et vitesse de téléchargement.

Les grands produits actuelle de création 3D temps réel online sont : BS contact, Nova, SubDo, Turntool, VRML et WireFusion


Note : Nova et Subdo sont dans les deux catégories, comme Virtools pourrait l'être aussi car ils disposent tous d'un export avec plugin vers le web, le problème est souvent le poids des fichiers.



Pour la catégorie online, deux grandes écoles sont en courses :


° Les technologies par Plugin, qui demande à l'utilisateur l'installation d'un composant compatible avec sa plat formes et son navigateur Internet, cette technologie est contraignante mais offre de plus grandes possibilité au niveau de la qualité du rendu 3D.

Les technologies avec Plugin sont nettement plus nombreuses et des grands nom comme : Cult3D, BS Contact, Turntool, Subdo, Nova, Virtools,...


° Les technologie dite « sans Plugin » qui se repose sur une machine virtuel java, cette technologie est compatible avec tous les navigateur et plat formes (Windows, OS X, Linux,...). Son avantage est que 98 % des ordinateur présent possède une machine java fournie avec le système d'exploitation et ne demande pas à l'utilisateur d'installer un Plugin (composant) supplémentaire, c'est donc la technologie la plus polyvalente.

Revers de la médaille la compatibilité à un prix et ne permet pas aux éditeurs de faire ce qu'ils veulent, si ils veulent garder un maximum de compatibilité, une programmation rigoureuse et respectant le « standard » Java doit être respectée !

A l'heure actuel des ponts entre Java et OpenGL comme JOGL par ex. existe et commence a devenir presque aussi efficace que les technologie avec Plugin !

Mais actuellement la seul technologie véritablement compatible toutes plate formes et sans Plugin est probablement WireFusion.



Outre les applications offline et online, d'autres créneaux sont actuellement en pleine explosion / expérimentation :


° Le rendu GPU (Graphics Processor Units) qui permet avec des solutions telle que RTSquare de GPU-Tech ou encore Redviewer de Redway3D d'utiliser la puissance de vos cartes graphiques pour venir épauler les moteurs de rendu logiciels et permettre de gagner du temps en terme de vitesse de rendu d'image !


° Le PDF3D avec pour l'instant la solution Subdo de VB2S, permet l'intégration de modèles 3D au sein même des documents Adobe PDF et grâce à son « universalité » de rendre des contenu 3D temps réel visible par tous.

 

° Les téléphones portable adopte aussi de plus en plus d'interfaces 3D temps réel, embarques Java et des puces 3D, la solution StoneTrip permet de porter facilement des contenu 3D temps réel vers les mobiles.


La technologie Java couplée à la 3D semble être une source d'avenir comparé aux technologies avec Plugin ! De nombreuses sociétés avec Cedreo, 3DzzD,... ou solutions Open source comme Cooki3D, Xith3D, Emma3D,... y travaille actuellement et compte bien rattraper le retard des solutions Java3D face aux technologies avec Plugin.



Quelques liens pour en savoir plus :


° Le web3D Consortium - VRML / X3D

° Khronos Group - Collada

° Act-3D - Quest3D

° Dassault - Virtools

° Demicron - Wirefusion

° GPUTech - RTsquare

° Redway3d - Redviewer

° TurnTool aps - TurnTool

° VB2S - Subdo

° Vertice - Nova


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