3d temps réel 3d online web3d réalité virtuelle

 Menu rapide: Présentation du domaine — Portfolio — Articles et publications

_{© TurnTool}

Qu'est ce que la 3D temps réel?

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 aussi immédiate que possible eu égard aux performances de la machine.
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, …)
La 3D temps réel est également présente dans les jeux vidéo, mais la comparaison s'arrête aux moteurs, car passé le principe du rendu, c'est un domaine très différent, qui demande des compétences et fonctionnalités autres que la manipulation et l'affichage de données.

Histoire et origines :

D'où vient la 3D temps ? Ou plutôt, 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 » virtuels sans programmation !

^{3D Construction Kit © Domark}

Ce sont probablement les deux précurseur maintenant oublié mais qui ont fortement contribué a rendre la réalité virtuelle 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 ! 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 aidé par la montée en puissance des vitesses de transmission informatique comme l'ADSL, a véritablement permis l'explosion de la 3D temps réel sur Internet !
Au même titre que Adobe Flash, Quicktime, Realplayer, … le VRML est devenu un acteur clef du développement multimédia 3D pour les sites Internet, sa dernière évolution est le X3D.

_{3D Construction Kit © Domark}

Principaux avantages et inconvénients de la 3D temps réel :

Avantages:

Le rendu est instantané. La possibilité pour l'utilisateur de manipuler ou modifier un objet sans devoir attendre, 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 (centrale 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 inférieure 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 requises 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 réalisés par des non programmeurs grâce à des interface intuitives et des systèmes de programmation visuelle (WireFusion, Virtools, Subdo, …) mais pour des projets spécifiques et souvent complexes il faudra mettre la main à la pâte. 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 défini.
Les seuls véritables standards actuels sont le VRML / X3D (qui date de 1994!) avec aussi le MPEG4, pour les autres formats propriétaires employés, il y va des performances et envies de souhaitées par chaque éditeur !
A l'heure actuelle, l'équipe du Khronos Group fait un travail formidable sur le Format Collada qui devient petit à petit « LE » nouveau standard en termes 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 lourdes en terme de poids de fichier mais offre des niveaux de performances impressionnante en termes de vitesse et qualité de rendu. Ce sont des technologies destinées aux applications CAO, simulations et rendus de qualité extrême pour le  temps réel.
Le format des projets est le plus souvent un exécutable et permet sa distribution via des médias comme le CD ROM ou DVD.
Les grands produits actuels de création 3D temps réel offline sont : Virtools, Nova, Quest3D, Ogre3D, oZone3D, …

Le online (en ligne, visible sur Internet)

Il représenté les technologies qui se doivent d'être légères et portables entre plate formes. Destinées au média Internet, le vecteur online demande encore plus de rigueur, du fait des optimisations demandées pour gagner en poids et vitesse de téléchargement.
Les grands produits actuels de création 3D temps réel online sont : BS contact, SubDo, Turntool, VRML et WireFusion

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

Les technologies par Plugin, qui demandent à l'utilisateur l'installation d'un composant compatible avec sa plate forme et son navigateur Internet, cette technologie est contraignante mais offre de plus grandes possibilités au niveau de la qualité du rendu 3D.
Les technologies avec Plugin sont nettement les plus nombreuses et comptent des grands noms comme Cult3D, BS Contact, Turntool, Subdo, Nova, Virtools, …

Les technologies dites « sans Plugin » se reposent sur une machine virtuelle java, . Cette technologie est compatible avec tous les navigateurs et plate formes (Windows, OS X, Linux, …). Son avantage est que 98 % des ordinateur présents possèdent une machine java fournie avec le système d'exploitation et qu’elle 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, s’ils souhaitent garder un maximum de compatibilité, une programmation rigoureuse et respectant le « standard » Java doit être respectée !
A l'heure actuelle des ponts entre Java et OpenGL comme JOGL par exemple, existent et commencent à devenir presque aussi efficaces que les technologies avec Plugin, mais actuellement la seule technologie véritablement compatible toutes plates-formes et sans Plugin est probablement WireFusion.

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

Le rendu GPU (Graphics Processor Units) qui permet, avec des solutions telles 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  de gagner ainsi du temps en terme de vitesse de rendu d'image !

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

Les téléphones portables adoptent aussi de plus en plus d'interfaces 3D temps réel, embarquent Java et des puces 3D, . La solution StoneTrip par exemple permet de porter facilement des contenu 3D temps réel vers les mobiles.

Evolution possible ?

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

La Haute Ecole Albert Jacquard et la 3D temps réel

Convaincue de l’importance qu’allait prendre la 3D temps réel pour le futur du multimédia et de l’interactivité en ligne, la direction de la Haute  Ecole a fait appel à Benoît Saint-Moulin, véritable pionnier belge de la branche, dès septembre 2000, lors de la création de la section « Techniques infographiques » afin de l’intégrer dans une formation en infographie qui  faisait ainsi œuvre de précurseur en la matière au niveau européen.

Après avoir débuté la formation en 3D temps réel avec la technologie Cycore Cult3D, les évolutions de la discipline amenèrent des adaptations constantes et l’abandon de Cult3D pour la technologie Wirefusion, plus complète en terme de liberté et offrant de meilleures possibilités pour la 3D en ligne sans programmation.
Actuellement, si la technologie Demicron WireFusion reste la référence pour démarrer dans cette discipline, la Haute Ecole Albert Jacquard, toujours à l'écoute du marché et des professionnels, offre également depuis 2006 à ses étudiants la possibilité d’aborder et utiliser d'autres technologies comme Vertice Nova, VB2S Subdo, Unreal Engine…
En 3D on line comme dans les autres démarches de l’infographie, l’’étudiant reste donc libre de pouvoir choisir la technologie qui conviendra le mieux à la réalisation de son projet personnel, il est encadré et peut librement expérimenter les différentes technologies mises à sa disposition.
L’évolution actuelle du paysage multimédia montre que la Haute Ecole Albert Jacquard a eu raison d’intégrer la 3D on line dans sa formation en infographie à un moment où personne en Europe ne semblait y croire : certaines écoles européennes, et non des moindres, commencent à lui emboîter le pas !