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Dans cet article, nous survolerons différentes façons d'aborder le lissage, que ce soit du point de vue des problèmes rencontrés ou des stratégies de lissage. Il est prévu pour être court et direct. Pourquoi vous sentiriez-vous concerné? Vous le serez sans doute, dans tous les cas, si vous décidez de modéliser des objets fabriqués, tournés et/ou fraisés, c'est à dire des objets avec des surfaces très lisses mais présentant des arêtes très vives. Mais les autres occasions seront également nombreuses, ainsi que n'importe quel poly-modeler (utilisateur qui modélise polygone par polygone) pourra vous le dire...

1. Le problème des normales

C'est un problème très couramment rencontré par les débutants s'investissant dans la modélisation. A un moment ou un autre, le blenderhead (utilisateur de Blender) rencontre d'étranges ombres à la surface de ses modèles. Bien qu'ils n'aient certainement rien fait d'anormal, cela peut se révéler frustrant que de faire de telles observations sur leurs modèles patiemment construits.

Dans cet exemple, une facette sur la tête de Suzie a sa normale inversée, générant la tâche noire

En mode Edit [Tab], panneau Mesh Tools 1 : activez les boutons Draw Normals et Draw VNormals. Optionnellement, ajustez la taille des normales en utilisant le paramètre NSize. Draw Normals montre sur votre modèle les normales des facettes ; Draw VNormals montre sur votre modèles les normales à chaque sommet. Normalement, toutes les normales à la surface du modèle doivent pointer uniformément vers l'outward (dans la plupart des cas) ou vers l'intérieur (dans quelques cas, impliquant la radiosité, par exemple). Si vous observez d'étranges variations de l'ombrage à la surface du matériau, c'est probablement du à quelques normales inversées (généralement après une phase de modélisation polygone par polygone).

Les options Draw Normals et Draw VNormals sont actives, et le résultat sur un cube dans la vue

Que faire (en mode Edit) afin de corriger ceci :

• sélectionnez toutes les facettes du modèle, et utilisez [Ctrl]+[N] pour recalculer les normales vers l'extérieur, ou [Shift]+[Ctrl]+[N] pour les recalculer vers l'intérieur. Parfois, vous aurez besoin de répéter ces commandes quelques fois affin que tout se recalcule correctement.
• sélectionnez les facettes dont les normales sont mal orientées, puis cliquez sur le bouton Flip Normal dans le panneau Mesh Tools. C'est la façon la plus fine de les arranger, mais vous pourriez en devenir fou s'il y a de nombreuses facettes à détecter et à inverser.

La première solution devrait résoudre 90% des cas.

2. Le problème des Doublons

Ce problème est également un grand classique, principalement dû au manque d'expérience en matière de modélisation. Il peut survenir, par exemple :

• en utilisant l'outil d'[E]xtrusion et en oubliant de déplacer les sommets (vous avez alors une géométrie coincidente)
• lorsque vous sé[P]arez différentes parties de votre modèle et les re[Ctrl]+[J]oignez à nouveau ultérieurement
• lorsque vous utilisez l'outil Spin (une marque apparaît habituellement au niveau de la surface initiale qui sert de base à la rotation)
• lorsque vous symétrisez à la main deux moitié d'un même maillage (options Miroir)
• lorsque vous utilisez un script d'import pour un format de fichier étranger comme .dxf
• etc.

Le symptôme commun à tous ces cas est que les sommets dupliqués occupent le même espace que les originaux, et ne sont pas visibles à l'oeil humain. Les doublons peuvent fortement affecter l'ombrage à la surface lorsque l'option Set Smooth est utilisée, causant une rupture qui apparaîtra comme une couture sur le modèle, avec des problèmes d'ombrage plus ou moins visible dans les alentours, comme si la ligne de doublons indiquaient une arète vive plutôt que la frontière d'une surface lisse.

Dans cet exemple, deux moitiés symétriques de Suzie ont été jointes, mais les sommets en doublon se révèlent sous la forme d'une ligne droite coupant le visage selon l'axe de symétrie

Que faire pour corriger ceci :

Sélectionnez tous les sommets de votre modèle (en mode Edit) et :

• utilisez le bouton Rem Doubles du panneau Mesh Tools.
• tapez [W] pour appeler le menu Specials et choisissez Remove Doubles.

Dans le panneau Mesh Tools, à proximité du bouton Rem Doubles, il y a un paramètre appelé Limit. il définit la distance entre deux sommets en-dessous de laquelle ils sont considérés comme des doublons, et donc, fusionnés. Pratique pour nettoyer les maillages, et obligatoire lorsque vous utilisez la plupart des scripts d'import avec des maillages. Bien sûr, utiliser des valeurs très élevées peut être destructeur pour votre maillage! Si vous voulez alléger la densité de vos maillages, utilisez plutôt le modificateur Decimate, qui est beaucoup plus sûr d'usage.

Le bouton Rem Doubles et le paramètre Limit

3. Maîtriser les outils de lissage de Blender

Les normales et les doublons étaient les principaux obstacles à un bon lissage, et maintenant que nous savons les corriger, nous pouvons passer au vrai sujet : le lissage. Chaque solution 3D dispose de ses propres outils pour réaliser un lissage, que ce soit de façon globale ou en utilisant des groupes de lissage (smoothing groups). Blender est plutôt sur le coup sur le sujet, et offre différentes solutions permettant d'obtenir un lissage parfait de ses modèles.

3.1 Qu'est-ce que le lissage, tout d'abord?

L'inconvénient avec la modélisation par polygones, que ce soit avec Blender ou d'uatres modeleurs, c'est que les volumes et les surfaces sont définies par des facettes plutôt que par des surfaces mathématiques (ce qui est toutefois le cas avec les NURBS et les Méta-éléments). Lorsqu'une lampe unique éclaire la scène, il est très facile de faire cette observation : chaque facette du modèle reçoit approximativement la même luminosité d'un coin à l'autre, et deux facettes voisines, si elles ne sont pas co-planaires, recevront une illumination significativement différente l'une de l'autre. Le résultat en est que l'illumination à la surface d'un modèle n'est pas continue du tout!

Image d'un maillage à facettes et un aperçu de son maillage

Il y a deux façons basiques de régler ce problème.

3.1.1 Affiner la géométrie

La première solution consiste à utiliser la subdivision surfacique (Subsurface) un grand nombre de fois, de sorte que l'ilumination de deux facettes voisines et très petites diffère si peu qu'elles en deviennent difficiles à discerner. Plus grand sera le niveau de subdivision, plus lisse paraîtra la surface, mais la scène risque de devenir lourde à manipuler et à rendre.

Utilisation de Subsurf pour affiner le maillage  Suzanne sans Subsurf, puis Suzanne avec différents niveaux de Subsurf

Veuillez noter que vous pouvez aussi utiliser, par exemple, le modificateur Smooth pour jouer sur la géométrie du maillage de sorte que les angles formés par deux facettes voisines soit aplaties ; maheureusement, si le lissage s'en trouvera amélioré, l'inconvénient est que le modèle aura l'air de maigrir à mesure du process.

3.1.2 Tricher avec l'illumination

La seconde solution consisterait à interpoler l'ombrage au sein d'une même facette en fonction de l'illumination propre des facettes voisines. De cette façon, chaque facette conserverait sa géométrie d'origine (l'absence de subdivision implique des mailages plus légers) mais gagnerait l'illusion d'une surface très lisse : seule la silhouette du modèle pourra trahir sa faible résolution.

Une bonne combinaison de ces deux techniques (une Subdivision à un faible niveau, et avec une interpolation de l'ombrage) est probablement la plus économique façon d'obtenir l'illusion d'un bon lissage.

3.2 Set Smooth et Set Solid

Blender vous permet de choisir entre deux comportements, en mode Object, en cliquant soit sur Set Smooth ou Set Solid dans le panneau Link and Materials des boutons Edit [F9].

Exemples de modèle à facettes et de modèle lissé, mais la géométrie est la même (faible résolution)

Vous pouvez même mélanger les deux comportement sur le même maillage : vous aurez juste à utiliser Set Smooth ou Set Solid dans le mode Edit mode, le résultat étant appliqué aux facettes sélectionnées. La chose la plus importante dont il faut se rappeler est qu'une facette est soit Smooth soit Solid, mais que vous pouvez définir individuellement, en mode Edit, le comportement pour chaque facette. Si vous spécifiez un comportement en mode Object, il suplantera tout comportement précédemment défini en mode Edit.

Une moitié de Suzanne est lisse, alors que l'autre moitié est solide : mais il s'agit du même maillage!

3.3 Utiliser l'Auto Smooth

Dans certains cas, vous nécessiterez de conserver certaines arètes vives sur vos modèles. Nous avons déjà vu que vous pouviez, en mode Edit, sélectionner spécifier si chaque facette est lisse ou solide. La fonction Auto Smooth vous aide à déterminer magiquement, avec quelques limitations, quelle facette est lisse et quelle autre est solide, en fonction de l'angle formé par deux facettes voisines : si l'angle est plus grand que le critère spécifié par le bouton Angle dans le panneau Mesh, alors les facettes sont solides  si l'angle est plus petit, alors les faces sont lisses.

Prenez le cas d'un cylindre : vous vous attendez à ce que son corps soit parfaitement lisse, de même que ses deux extrémités. mais là où le cylindre et les extrémités convergent, vous vous attendez à une arète vive  en utilisant Set Smooth sur le modèle entier, vous obtiendrez un mauvais ombrage (comme s'il y avait des congés sur les arètes circulaires). Mais utiliser Auto Smooth le fera, car l'angle entre les facettes du corps cylindrique et les facettes des extrémités sont à 90°  dans de tels cas, vous aurez simplement à trouver, pour votre modèle, la valeur d'angle la plus précise qui fera la différence entre des facettes lisses et solides.

De gauche à droite : un cylindre solide, un cylindre lissé, et un cylindre auto-lissé. Le premier cylindre en Set Solid présente de belles extrémités mais des bandes visibles sur le corps ; le second cylindre en Set Smooth a un corps lisse mais les extrémités sont étrangement ombrées ; le troisième cylindre en Auto Smooth est parfait et est le plus vraisemblable!

3.4 trucs et astuces pour contrôler la dureté des arètes

Mais la solution de l'Auto Smooth, même si elle est utile dans pas mal de cas, ne fournit pas à l'utilisateur un contrôle exceptionnel sur la dureté de l'ensemble des arètes. Parfois la différence d'angle sera petite et vous souhaiterez une arète vive malgré tout. Pour résoudre cela, vous pourriez, par exemple, [E]xtruder les arètes à conserver comme vives, mais généralement sur une courte distance, idéalement non visible par l'oeil humain. une autre méthode consisterait à couper une boucle d'arètes (edge loop) [Ctrl]+[R] très près de l'angle vif souhaité.

Exemple d'un objet tourné transformé en maillage 3D

Intéressons-nous au cas d''un simple objet tourné, consistant en un cylindre et une sphère connectés ensemble. il apparaît que toutes les surfaces devraient être lisses, à l'exception des arètes circulaires qui forment les extrémités du cylindre et celles auxquelles le cylindre et la sphère se connectent. En utilisant [Ctrl]+[R] nous ajoutons deux boucles (loops) très proches des arètes souhaitées vives, avec l'ensemble du modèle Set Smoothé.

Avec des boucles supplémentaires, les arètes semblent plus vives!

Mais l'inconvénient de cette solution est qu'elle ajoutede la géométrie superflue au modèle, ce qui peut être embêtant lorsque le nombre de facettes est compte énormément.

3.5 Le modificateur Edge Split

Le modificateur Edge Split qui est apparu dans Blender v2.43 est un très bon outil pour le modeleur, car il vous offre un très bon contrôle sur la vivacité des arètes. Il fonctionne exactement de la même façon que les coutures (Seams) du dépliage UV, en mode Edit : d'abord, il vous faut sélectionner des arètes, et vous pouvez les marquer comme vives (Mark Sharp) grâce à [Ctrl]+[E] et le menu Edge Specials (vous pouvez également réaliser l'opération inverse Clear Sharp de la même façon). Ensuite, en mode Object, vous ajoutez un modificateur (Add Modifier) dans l'onglet Modifiers des boutons Edit et sélectionner EdgeSplit.

Dans les faits, le lissage sera calculé comme si toutes les facettes étaient lisses, sauf que l'ombrage ne sera pas interpolé à proximité d'une arète marquée comme vive. C'est la raison d'être de l'option From Marked As Sharp. De plus, il y a également l'option From Edge Angle de disponible ; sa fonction est la même que l'option Auto Smooth, dans la mesure où il utilise un paramètre Split Angle définit par l'utilisateur pour décider du lissage des facettes : si l'angle entre deux facettes à une arète donnée dépasse l'angle spécifié, alors l'arète sera considérée comme vive, et les facettes ombrées de façon appropriée.

4. Conclusions

J'espère que cette petite discussion a été utile, tant aux débutants qui découvrent d'étranges comportements sur leurs surfaces, qu'aux blenderheads plus endurcis qui ne maîtrisent pas encore les fonctionnalités les plus récentes de Blender. Avec un peu de chance, vous aurez maintenant un contrôle parfait sur l'apparence de vos objets manufacturés.