traduction francaise octobre 2012

CRÉATION D'INSTANCES DANS THEA RENDER
REVISION
AUTHOR
REASON FOR CHANGE
11/09/12
Christina Psarrou
Initial version.
TRADUCTION FRANCAISE
OCTOBRE 2012
Copyright © Solid Iris Technologies
INTRODUCTION
En infographie 3D, la création d'Instances est le
fait d'utiliser plusieurs copies d’un même objet
dans une même scène[1].
Cette technique présente un intérêt particulier
pour des objets tels que les arbres, l’herbe ou
tout autre modèles que l'on peut utiliser
plusieurs fois sans pour autant qu'ils
apparaissent répétitifs.
En résumé, la création d'Instance se révèle très
adaptée dès qu'un objet peut être utilisé
plusieurs fois dans une même scène.
Figure 1 : Création d'Instances et rendu dans
Thea Render
(image de Juan Carlos Uribe)
LA CRÉATION D'INSTANCES DANS THEA RENDER
Figure 2 : Fenêtre de création d'Instance dans
Thea Render
Thea Render est un moteur de rendu qui
permet, grâce à son outil brosse d’instanciation
intégré, de créer des copies multiples d'un
même objet.
Cet outil et ses options peuvent être affichés en
cliquant sur l’onglet « Outils » (Tools) du
panneau « Paramètres » (Settings) (voir image
2).
Comme on peut le voir sur l’image 2, la rubrique
Selection permet de choisir l’objet à dupliquer
et le Canvas sur laquelle les Instances de l’objet
seront placées.
Une fois ce choix fait, de multiples options
permettent de paramétrer l’outil de création
d'Instances afin d’obtenir des résultats très
différents. On peut par exemple modifier la
taille, la direction ou la rotation des Instances.
Les Instances ainsi créées sont sauvegardées
dans un paquet (package) et apparaîtront dans
l’arborescence de la scène (Tree View).
Afin de mieux comprendre les Instances et leur
création, vous trouverez ci-après une
description détaillée et des exemples concrets
des différents paramètres de création
d’Instances.
Ces exemples vous aideront à distinguer les
résultats et les effets de chacune des options.
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OBSERVATION DES OPTIONS ET EXEMPLES
SELECTION
Instance : Cette option permet de choisir l’objet qui sera généré (copié) par Thea Render (objet
de départ). Sélectionner l’objet en cliquant dessus dans le visualiseur (Viewport) ou dans
l’arborescence de la scène (Tree View). Ensuite, cliquer sur l’icône flèches tournantes à gauche du
mot Instance. Le nom de l’objet que vous avez sélectionné apparaît à la droite du mot Instance
(voir figure 3).
Figure 3 : Sélection d'un modèle d'Instance
Canvas : La surface sur laquelle les Instances seront positionnées. Après avoir sélectionné l’objet
que vous souhaitez utiliser comme support, cliquez sur l’icône flèches tournantes à gauche du
mot Canvas (voir figure 4).
Figure 4 : Sélection du Canvas
Astuce : Les Instances sont placées sur le Canvas en fonction de leur point de pivot. La plupart du
temps, il est important de positionner le pivot point à l'endroit où l'objet doit être positionné sur
le Canvas (par exemple, placer le pivot point au point le plus bas d'un brin d'herbe ou d'un arbre
pour que celui-ci repose sur le sol).
Pour positionner le pivot point : Sélectionner l'objet et presser la touche de raccourci « p » de
votre clavier pour entrer dans le mode pivot. Changer les axes en fonction de vos besoins et
presser la touche p de nouveau pour sortir du mode pivot. Vous pouvez aussi accéder au mode
pivot à partir par la barre d'outils du visualiseur OpenGL (voir figure 5).
Figure 5 : entrer dans le mode pivot par la barre d'outils du visualiseur OpenGL
Pour illustrer les explications des options d'instanciation, nous allons recouvrir une surface
accidentée avec de l'herbe et des fleurs. Nous utiliserons la surface de la figure 6 comme Canvas
et comme Instances les brins d'herbe de la figure 7 et les fleurs de la figure 8.
Figure 6 : Surface accidentée =
Canvas
Figure 7 : Brins d'herbe =
Instance 1
Figure 8 : Fleurs = Instance 2
Note : En dehors du choix de l'Instance et du Canvas, les 4 autres outils de création et de
suppression d'Instances se trouvent au bas de la fenêtre d'outil d'Instance (voir les figures 2 et 9).
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Remplissage : Après avoir paramétré votre
outil,
l'outil
de
remplissage
placera
automatiquement les Instances sur votre
Canvas en fonction des options que vous aurez
sélectionné.
Brosse : En cliquant sur l'outil Brosse, votre
curseur se transforme en brosse et vous pouvez
alors peindre vos Instances sur votre Canvas
directement dans le visualiseur en cliquant et
en maintenant le bouton appuyé sur les zones
que vous voulez peuplez.
Gomme : En cliquant sur l'outil gomme, votre
curseur se transforme en gomme. En cliquant et
en maintenant appuyé, vous pouvez alors
effacer les Instances se trouvant dans la zone de
votre gomme.
Réinitialisation : Le bouton de réinitialisation
efface en un seul clic toutes les Instances crées.
Figure 9 : les outils d'Instance de base
Remarque : le bouton populate (remplissage) ne
sera pas disponible si vote Canvas est un plan
infini (le remplissage ne peut s'effectuer que sur
une surface délimitée).
Dans le cas d'un plan infini, il faudra utiliser
l'outil Brosse.
PERTURBATIONS
DIRECTION
Direction : cette option permet de déterminer
l'orientation des Instances. En ajustant le
curseur , on peut choisir d'orienter les Instances
par rapport à la normale du Canvas (0%), selon
l'axe Z de la scène (100%) ou bien par un choix
intermédiaire. Ces options sont visibles dans
notre exemple figure 11.
Les cubes marrons ont une direction fixée à 0%
et suivent la pente du Canvas. Les cubes violets
ont une direction fixée à 100% et sont parallèles
à l'axe Z et ne tiennent pas compte de la pente
du Canvas.
Remarque : la normale d'une surface en un
point est identique à la normale d'un plan
tangent à cette surface en ce point.
Figure 11 : Différentes Directions
Figure 10 : exemple de normale d'une surface
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Dans l'exemple suivant, en changeant le pourcentage de l'option Direction pour générer des
Instances de brins d'herbe sur une surface,on obtient les résultats suivants :
Direction : 0%
En choisissant 0% de direction, les Instances
d'herbe sont positionnées en respectant la
normale de la surface et son inclinaison.
Figure 12 : Direction 0%
Figure 13 : Direction 50%
Figure 14 : Direction 100%
Direction : 50%
En sélectionnant 50%, les Instances sont
orientées entre l'axe Z et la normale du Canvas.
Pour obtenir le meilleur effet, un pourcentage
de 10-20% permettrait à l'herbe de suivre la
pente du Canvas et serait aussi dirigée vers le
ciel (l'axe Z).
Direction : 100%
A 100%, les Instances sont orientées en fonction
de l'axe Z global.
Comme on peut le constater, les Instances
d'herbe sont entièrement horizontales.
Elles reposent sur toute la hauteur du Canvas
mais ne respectent plus sa normale.
Dans cet exemple de pelouse, le résultat n'est
pas très réaliste. Ces différents paramètres
permettent d'obtenir le résultat souhaité en
fonction de chaque situation.
NORMALE
Figure 15 : influence du paramètre Normale
Normale : En modifiant ce pourcentage, les
Instances seront orientées aléatoirement par
rapport à la normale du Canvas. En augmentant
le pourcentage, les instances seront placées
selon leur point de pivot et basculées dans
toutes les directions.
L'exemple 15 montre le résultat suivant : les
cubes rouges ont un pourcentage à 0% et sont
inclinés comme l'objet initial ; les cubes oranges
sont basculés à hauteur de 50% par rapport à
l'objet initial et, avec 100%, les cubes bleus sont
eux orientés complètement différemment de
l'objet initial.
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Point
pivot
Figure 16 : Rotation autour du point pivot
Dans notre exemple ci-dessous, le changement de pourcentage de normale donne les résultats
suivants :
Normale : 0%
A 0% de normale (et avec toutes les autres
valeurs aussi à 0), les Instances sont créées dans
la même direction que l'Instance d’herbe
originale.
Figure 17 : Normale 0%
Normale : 50%
Avec un pourcentage de 50% de normale, les
Instances gardent leur point de pivot en contact
avec le Canvas mais leur direction est aléatoire
par rapport à l’instance originale.
Figure 18 : Normale 50%
Normale : 100%
Avec un pourcentage de normale maximum, les
Instances sont encore plus basculées dans
toutes les directions. Dans notre exemple, une
perturbation importante de la normale des
brins d'herbes n'est pas réaliste mais cette
option peut s'avérer utile dans d'autres
situations.
Figure 19 : Normale 100%
ROTATION
Rotation :
Cette option permet de faire effectuer aux
Instances que vous allez créer une rotation sur
leur axe Z.
A 0%, les Instances crées ne seront pas tournées
sur leur axe Z (voir les cubes en brique de la
figure 21).
En revanche, un pourcentage de rotation réglé
sur 100% fera tourner chaque Instance
aléatoirement sur son axe Z (voir les cubes en
bois de la figure 21).
Figure 21 : 2 Différents paramètres de
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rotation
Rotation
sur l'axe Z
Figure 20 : Rotation sur l'axe Z
Dans notre exemple, et afin de mieux comprendre l'influence du paramètre Rotation, nous allons
choisir pour Instance un modèle de fleurs non symétrique sur son axe Z.
Rotation : 0%
La rotation à 0%, les Instances créées sont
toutes orientées de la même façon que le
modèle initial.
Figure 22 : Rotation 0%
Rotation : 100%
En augmentant le paramètre de rotation jusqu'à
100%, chaque Instance de fleurs créée est
tournée aléatoirement sur son axe Z.
Figure 23 : Rotation 100%
VARIATION D’ECHELLE
Figure 24 : Différentes échelles
Variation d'échelle : Cette option permet de
modifier la taille des Instances que vous allez
créer. Une variation d'échelle réglée sur 0%
générera des Instances à la même taille que le
modèle de départ.
En augmentant ce pourcentage, la taille de
chaque nouvelle Instance sera aléatoirement
différente.
Sur la figure 24, avec une variation d’échelle de
0 %, les Instances de cubes rouges conserve la
taille originale du modèle de départ. Les
Instances du cube jaune (facteur d'échelle de
50%) sont aléatoirement plus grandes ou plus
petites.
En augmentant la variation d'échelle, on
augmente l'écart de taille entre la plus petite et
la plus grande Instance.
En utilisant à nouveau le modèle de fleur pour cet exemple, on obtient les résultats suivant en
modifiant le pourcentage de variation d'échelle.
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Variation d'échelle : 0%
Avec une variation d'échelle à 0%, toutes les
fleurs créées ont la même taille que le modèle
de départ.
Figure 25 : Variation d'échelle 0%
Variation d'échelle : 50%
En augmentant le pourcentage de variation
d'échelle, la taille de chaque Instance est
aléatoirement différente.
En augmentant ce pourcentage, on augmente
l'écart de taille entre la plus petite et la plus
grande Instance.
Figure 26 : Variation d'échelle 50%
Variation d'échelle : 100%
Comme on le voit dans la figure 27, avec un
pourcentage de variation d'échelle à 100%, la
différence de taille des Instances par rapport au
modèle original est encore plus importante.
Figure 27 : Variation d'échelle 100%
PLACEMENT
ECART MINIMUM
Écart minimum : Ce paramètre permet de choisir l'écart minimum séparant chacune des Instances
que vous allez créer. Par exemple, on souhaitera généralement que l'écart entre deux brins
d'herbes soit moins important qu'entre deux arbres. Bien entendu, tout est fonction du résultat
que l'on souhaite obtenir.
Dans l'exemple ci-dessous, nous allons observer comment sont générées les Instances de fleurs
avec des écarts minimums différents. Il est à noter que l'écart minimum prime sur le nombre
d'Instances. Peu importe le nombre d'Instances que vous choisissez de placer sur votre Canvas,
Thea Render respectera en priorité votre choix d'écart minimum.
Écart minimum : 5 mètres
Dans notre exemple, en définissant un écart
minimum de 5 mètres entre 2 Instances, les
fleurs seront positionnées de telle façon qu'un
rayon de 5 mètres les sépare (voir figure 28).
Figure 28 : Écart minimum 5 mètres
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Écart minimum : 1 mètre
Avec un écart minimum inférieur, les Instances
sont plus proches les unes des autres, et le
nombre d’instances disposées et donc plus
important sur le canvas.
Figure 29 : Écart minimum 1 mètre
Figure 30 : Écart minimum 0.1 mètres
Écart minimum : 0,1 mètres
2. Plus l'écart minimum est petit, plus les Instances
seront proches les unes des autres.
3. Pour l'herbe, un écart minimum très petit est
souhaitable afin d'assurer un bon remplissage
de votre Canvas.
En revanche, les arbres ou les fleurs
nécessiteront sans doute un écart minimum
plus important en fonction du résultat souhaité.
FACE AVANT
Face Avant : Cette option est activée par défaut. Elle signifie que les Instances seront créées sur la
face avant de voter Canvas. En la désactivant, les Instances seront placées sur la face arrière de
votre Canvas.
Dans l'exemple ci-dessous, les deux options sont testées.
Face Avant : activée
Lorsque l'option Face Avant est sélectionnée,
toutes les Instances (des fleurs) sont
positionnées sur la face supérieure du Canvas
(voir figure 31).
Figure 31 : face Avant activée
Face avant : désactivée
En désactivant l'option Face avant, les Instances
sont désormais positionnées sur la face opposée
du Canvas (voir figure 32).
Figure 32 : face Avant désactivée
CONTRAINTE SUR LA GRILLE
Contrainte sur la Grille : cette option permet de positionner les Instances à intervalles réguliers le
long des axes sélectionnés.
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Copyright © Solid Iris Technologies
Pour faciliter la compréhension de cet exemple, nous allons utiliser des cubes de couleur. Une
couleur pour chacun des axes : vert (axe Y), rouge (axe X) et bleu (axe Z).
Avec l'option de Contrainte sur la Grille activée,
nous allons créer 3 groupes (packages)
d'Instances de cubes avec les paramètres
suivants :
- cubes rouges
Pas X=2, Pas Y=0 et Pas Z=0
- cubes verts
Pas X=0, Pas Y=2 et Pas Z=0
- cubes bleus
Pas X=0, Pas Y=0 et Pas Z=2
Figure 33 : Pas=2 mètres
On peut voir le résultat de cette configuration
sur la figure 33 : les cubes verts sont contraints
sur le Canvas le long de l'axe Y avec un pas de
2m, les cubes rouges sur l'axe des X et les cubes
bleus sur l'axe Z. Leur distance par rapport à
l'axe central est déterminée par la valeur de Pas
saisie.
Si on choisit une distance plus importante (5m
dans la figure 34), on peut constater le
positionnement différent des Instances. Elles
suivent les dimensions du Canvas tout en étant
contraintes sur la grille du Pas sélectionné.
Figure 34 : Pas=5 mètres
DIVERS
OUTIL DE RAYON
Outil de Rayon (en pixels) : Cette option permet de modifier la taille des outils Brosse ou
Gomme. Augmenter le rayon augmente la surface de création d'Instances par la Brosse, et
augmenter le rayon de la gomme augmente la zone d'effacement à chaque clic dans le visualiseur.
Dans l'exemple suivant, nous allons positionner des fleurs à l'aide de l'outil Brosse et effacer de
l’herbe à l’aide de l'outil Gomme.
Rayon de la Brosse
Définir le rayon de l'outil Brosse permet
d'augmenter ou de réduire la surface de Canvas
concernée par chaque clic avec l'outil Brosse.
Les Instances seront créées à l’intérieur du carré
rouge apparaissant dans le visualiseur. Le rayon
d'action de la brosse est symbolisé par un carré
rouge dont la taille dépend du rayon en pixel
que vous définissez (voir figure 35).
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Figure 35 : Outil brosse avec un rayon défini
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Rayon de la Gomme
Grâce à l’outil Gomme, vous pouvez aussi
effacer les Instances que vous avez créées dans
des zones précises. Augmenter le rayon de
l'outil gomme effacera vos Instances sur des
surfaces plus importantes. Dans la figure 36, on
a effacé des Instances de brins d'herbe en
cliquant et pointant sur une zone.
Figure 36 : Outil Gomme avec un rayon défini
REMPLISSAGE
Le Remplissage correspond au nombre d'Instance que l'on souhaite créer sur le Canvas. Ce
paramètre doit être ajusté en fonction de la nature du modèle d'Instance, de la scène que l'on
souhaite créer et de la taille du Canvas. Dans le cas de l'herbe ou d'un tapis, un fort indice de
remplissage permettra de couvrir correctement la surface. En revanche, dans le cas d'arbres ou
de fleurs, une densité inférieure est souvent suffisante.
Dans l'exemple suivant, nous allons couvrir note surface avec des groupes de brins d'herbe en
utilisant des taux de remplissage différents.
Astuce : dans cet exemple, il faut penser à utiliser un écart minimum faible afin de permettre aux
brins d'herbe d'être suffisamment proches et ainsi permettre de couvrir la surface de façon
satisfaisante.
Remplissage : 50
Dans notre exemple, un taux de remplissage de
50 ne donne pas un résultat satisfaisant (voir
sur la figure 37).
Ce chiffre est trop faible.
Figure 37 : Remplissage 50
Remplissage : 500
En augmentant notre taux de remplissage (500
dans la figure 38), la surface est couverte par
plus de brins d'herbes et le résultat est plus
réaliste que lors de notre essai précédent.
Figure 38 : Remplissage 500
Remplissage : 5000
Avec un taux de remplissage très élevé (5000
dans la figure 39), la surface est entièrement
couverte d'herbe.
Figure 39 : Remplissage 5000
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MODIFICATION DE DENSITÉ
Cette option permet de créer des scènes plus complexes. Elle permet d'utiliser une image en
niveaux de gris pour contrôler la répartition des Instances sur le canvas. En résumé, les zones
blanches de l'image seront couvertes d'Instances et les zones noires resteront vides. Les zones
grises seront remplies par le logiciel en fonction de leur luminosité (les zones en gris clair auront
plus d'Instances que les zones en gris foncé). Il est préférable d'utiliser des images en niveaux de
gris pour cette option : elles permettent un meilleur contrôle sur les zones de création
d'Instances.
En dehors du choix de l'image, vous pouvez aussi paramétrer son influence dans le champ
numérique à droite du texte Densité Modifiée (voir figure 40). En augmentant ou diminuant son
influence, il est possible d'augmenter ou de diminuer la probabilité de créer des Instances sur les
zones grises. Dans l'exemple suivant, nous allons obtenir des résultats très différents en faisant
varier ce paramètre. Afin de mieux observer les différences, nous avons utilisé la même image
comme texture de l'objet Canvas et comme image de Densité Modifiée.
Figure 40 : Influence de la Densité Modifiée
Densité Modifiée : 0
Avec une valeur à 0, toute la zone est
considérée par le logicielle comme étant noire.
Aucune Instance d'herbe n'a été créée (voir
figure 41).
Figure 41 : Indice à 0
Densité Modifiée : 0.2
En augmentant l'influence de la Densité
Modifiée, les Instances sont créées dans les les
zones les plus claires (voir figure 42).
Figure 42 : Indice à 0.2
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Densité Modifiée : 2
En augmentant encore cette valeur, la
possibilité d'utiliser les zones sombres de
l'image augmente et des Instances sont aussi
positionnées sur ces zones du Canvas. Seules les
zones pratiquement noires ne sont pas
recouvertes d'Instances d'herbe (figure 43).
Figure 43 : Indice à 2
Densité modifiée : 100
Cette valeur est la plus élevée possible pour ce
paramètre. Comme on peut le voir dans la
figure 44, la probabilité de créer des Instances
est augmentée sur toutes les zones hormis les
zones entièrement noires (100% noir).
Figure 44 : Indice à 100
Reprenons ce même exemple avec un motif simple en noir et blanc. L'image étant en noir et
blanc, le facteur de probabilité n'est plus actif. Avec cette méthode, nous allons voir qu'il est facile
de créer sur ce Canvas des zones d'herbe à l'intérieur desquelles on créera des zones de fleurs.
Pour chaque exemple, une image présente les paramètres associés.
Après avoir sélectionné l'Instance d'herbe, le
Canvas et les perturbations souhaitées, on peut
déterminer le remplissage et le motif (voir la
figure 46). Le résultat est visible en figure 45 :
les Instances d'herbe sont seulement
positionnées sur les parties blanches de l'image.
Figure 45 : Création de l'herbe
Figure 46 : Motif d'herbe
En inversant les couleurs de l'image précédente
(nous aurions pu aussi utiliser une autre image)
nous pouvons créer des Instances de fleurs dans
les zones précédemment vides.
Le résultat de ces deux créations d'Instance a
rempli entièrement le Canvas en respectant
précisément les contours de l'image en noir et
blanc.
Figure 47 : Création de fleurs
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Figure 48 : Motif de fleurs
Grâce à cette technique, vous pourrez créer des motifs uniques bien adaptés aux tapisseries par
exemple (voir figure 49). Il suffit à cet effet de créer des paquets d'Instances différents et de les
appliquer aux différentes zones de votre Canvas.
Figure 49 : Exemple de tapis
References
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Geometry_instancing
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