Construire un modèle et le mettre en mouvement
La modélisation, c'est constituer la forme d'un objet. Deux sources dominent. Un artiste ou un ingénieur construit le modèle sur un ordinateur, avec un outil de modélisation. Ou bien un objet réel est scanné, et le scan devient le modèle. La modélisation polygonale, la modélisation par patchs et la modélisation NURBS sont parmi les jeux d'outils courants. On peut aussi produire des modèles de façon procédurale, par une règle plutôt que par une main, ou par une simulation physique qu'on laisse courir puis qu'on fige en géométrie. Une ville de fenêtres identiques est un mauvais travail pour un sculpteur, et un travail raisonnable pour une règle. Un drapé d'étoffe est souvent un meilleur travail pour une simulation que pour quelqu'un qui pousserait les sommets un par un.
Les sommets, et les faces entre eux
Un modèle 3D est formé de points appelés sommets. Les sommets définissent la forme, et ils définissent des polygones. Un polygone est une aire faite d'au moins trois sommets, un triangle. Un polygone de n points est un n-gone. L'intégrité du modèle, et le fait qu'il survive à l'animation, dépendent de la façon dont ces polygones sont structurés. Un maillage qui a l'air juste sur une image fixe peut se déchirer dès qu'une articulation plie, parce que les sommets n'avaient jamais été arrangés pour ce pli. L'image fixe était un angle de caméra chanceux. L'animation retire la chance.
Avant tout rendu, il faut disposer les objets dans une scène. La mise en place définit des rapports spatiaux : où se trouve une chose, et quelle est sa taille relativement au reste. L'animation est la description temporelle d'un objet, la façon dont il se déplace et se déforme au cours du temps. Les méthodes courantes comprennent les images clés, la cinématique inverse et la capture de mouvement. On les emploie souvent ensemble. Une performance peut être captée, nettoyée par cinématique inverse pour que les pieds restent au sol, puis ajustée par des clés là où la capture s'est trompée sur les mains. La simulation physique spécifie aussi le mouvement. C'est une animation dont l'auteur est un ensemble de forces plutôt qu'un ensemble de poses.
Sous ces méthodes, un objet virtuel porte des attributs, parmi lesquels des valeurs de transformation : position, orientation et échelle, stockées dans une matrice de transformation. L'animation, au plus élémentaire, est le changement d'un attribut au cours du temps. La forme rudimentaire, ce sont les images clés, chacune stockant une valeur à un instant donné pour chaque attribut que l'on veut animer. Le logiciel construit une courbe de cette valeur en fonction du temps. On édite la courbe. Les méthodes procédurales regroupent des attributs liés, et c'est ainsi que les effets de particules et les simulations de foule restent maniables. Les méthodes fondées sur des expressions laissent une expression définie par l'utilisateur, mathématiques comprises, renvoyer une valeur et piloter l'animation. C'est un moyen pratique de contrôler un os au-delà de ce qu'une simple hiérarchie donne dans un squelette. Pour le spectateur, c'est encore l'ancien tour. On montre une image, puis on la remplace vite par une image semblable, un peu décalée. Le cinéma et la télévision ont toujours fonctionné ainsi. L'apport de l'ordinateur, c'est l'origine de l'image suivante.
À quoi sert le logiciel
Un logiciel d'infographie 3D produit des images par la modélisation et le rendu, ou bien il produit des modèles pour l'analyse, la science, le divertissement et l'industrie. Un modeleur est la classe de programmes dont on se sert pour faire les modèles. La modélisation part de trois sortes d'affichage : dessiner des points, dessiner des lignes, et dessiner des triangles et d'autres carreaux polygonaux.
Dans un modeleur de maillage, on ajoute, on retranche, on étire, et l'on change le maillage autrement. On peut regarder le modèle sous plusieurs angles, souvent en même temps. On peut le tourner et zoomer. Le modèle peut être écrit dans un fichier et lu par une autre application, pourvu que les métadonnées soient compatibles. Beaucoup de modeleurs laissent brancher des importeurs et des exporteurs, afin de lire et d'écrire les formats natifs d'autres programmes. La plupart contiennent aussi un lanceur de rayons ou un autre moteur de rendu, et un moyen de faire du placage de texture. Certains prennent en charge l'animation. Certains peuvent rendre une suite d'images jusqu'à un film.
Un logiciel de conception assistée par ordinateur peut employer les mêmes techniques de fond et rester un autre outil, parce que le but est différent. La CAO sert en ingénierie, en fabrication, en analyse par éléments finis, dans la gestion de la vie d'un produit, en impression 3D et en conception architecturale. Un modèle qui doit être usiné n'a pas droit à la géométrie désinvolte que l'on permet à un modèle de film. Un interstice qu'un moteur de rendu cacherait sera un interstice dans la pièce. Les formats de fichier se séparent selon la même ligne. Un format pour un jeu et un format pour une équerre usinée résolvent des problèmes différents, même quand l'un et l'autre contiennent des triangles.
Une fois qu'une suite d'images existe, les studios la montent et la compositent. Au milieu du marché, ce peut être Premiere Pro ou Final Cut Pro. Dans le haut de gamme, cela a voulu dire des outils tels que Combustion, Digital Fusion et Shake. Un logiciel de match-moving aligne une caméra réelle sur une caméra de synthèse, pour que les deux restent en phase quand la vraie caméra bouge. S'ils dérivent, le public voit un dessin posé sur une photographie, ce qui est parfois le style, et d'ordinaire une erreur.
Faire une pièce cinématographique avec un moteur graphique en temps réel s'appelle le machinima. Les images sont rendues sous les mêmes contraintes qu'un jeu, parce qu'elles sont un jeu, tourné vers un film plutôt que vers un joueur. Cette contrainte est la méthode. Elle est aussi l'aspect.