Conseils et techniques pour maîtriser l’éclairage 3D en imagerie de synthèse

Découvrez l’éclairage 3D et comment créer des conditions d’éclairage différentes pouvant totalement modifier une scène générée par ordinateur et l’aspect des objets qui s’y trouvent.

Nous entendons, nous touchons, nous sentons, nous voyons... Nous percevons le monde qui nous entoure par les sens. Ce que nous voyons, nous le voyons parce que nos yeux récupèrent des informations qui nous sont apportées par des particules élémentaires appelées photons. Ces informations sont ensuite traitées par notre cerveau pour produire une image. Ce que nous interprétons comme étant la couleur d’un objet, une brillance, une translucidité ou des reflets métalliques est en fait le produit de l’interaction entre les photons et la surface de l’objet.

La mécanique de la lumière dans une scène 3D générée par ordinateur suit le même principe naturel de diffusion de photons, à travers un processus appelé lancer de rayons (ou ray tracing). Les rayons rebondissent sur les formes et interagissent avec leurs matières, définissant alors la façon dont les objets apparaissent dans l’image finale. Les lumières révèlent la dimensionnalité de tout ce qui existe au sein d’une scène 3D. 

Certaines matières sont plus sensibles aux conditions d’éclairage que d’autres. Prenez les métaux par exemple : un objet chromé reflète pratiquement tout ce qui l’entoure. Si une lumière est déplacée, devient plus claire ou s’élargit, ces informations se voient directement sur la surface chromée telle un miroir. L’objet peut alors sembler totalement différent selon les conditions d’éclairage.

Une scène 3D de synthèse d’une voiture dans un parking avec une enseigne lumineuse au mur. L’éclairage passe de la lumière du jour au néon de l’enseigne lumineuse.
Une scène 3D de synthèse d’une voiture dans un parking avec une enseigne lumineuse au mur. L’éclairage passe de la lumière du jour au néon de l’enseigne lumineuse.

Utilisation d’éclairages 3D pour créer des rendus 3D réalistes

Le processus de création d’un rendu 3D n’est pas toujours strictement le même, mais en voici les étapes les plus courantes :

  1. Création ou acquisition d’objets 
  2. Montage de la scène
  3. Cadrage de la scène
  4. Éclairage 
  5. Création ou attribution de matières
  6. Rendu

Une fois arrivé à la phase de l’éclairage, il convient de définir les lumières avant de travailler sur les matériaux. Pour ce faire, vous pouvez affecter une matière gris neutre et matte à l’ensemble de la scène. De cette façon, vous pourrez voir et comprendre plus clairement de quelle manière les éclairages affectent la silhouette des objets de la scène. Lorsque vous aurez terminé votre travail sur les matériaux, l’éclairage pourrait nécessiter encore quelques retouches.

Comparaison du rendu d’un salon de synthèse : tonalités gris neutre à gauche et matériaux finis à droite
Comparaison du rendu d’un salon de synthèse : tonalités gris neutre à gauche et matériaux finis à droite

Il est préférable de travailler sur les éclairages les uns après les autres. La lumière active doit être la seule visible dans la scène (tous les autres éclairages doivent être temporairement éteints). Ainsi, vous pouvez voir comment un éclairage spécifique influence la scène. Modifiez-le en altérant ses propriétés, telles que la position, la direction, l’intensité, etc.

Exemple d’éclairage d’un modèle de voiture 3D selon trois lumières différentes, puis combinées
Exemple d’éclairage d’un modèle de voiture 3D selon trois lumières différentes, puis combinées

Voici une autre astuce : créez une sphère avec un matériau métallique brillant (chrome ou miroir). Cette « boule miroir » reflétera efficacement l’ensemble de la scène qui l’entoure pour vous aider à déterminer facilement la position, la direction et la taille de l’éclairage. En présence d’éclairages de l’environnement, vous pourrez voir leurs reflets dans la boule miroir, et ainsi définir leur orientation dans l’espace.

Utilisation d’une boule miroir (sphère à texture métallique) pour voir et orienter l’éclairage de l’environnement dans une scène 3D
Utilisation d’une boule miroir (sphère à texture métallique) pour voir et orienter l’éclairage de l’environnement dans une scène 3D

Types d’éclairages dans Adobe Dimension

Luminosité de l’environnement

La luminosité ou les éclairages de l’environnement sont des images équirectangulaires (sphériques) qui englobent la scène entière. Comme son nom l’indique, cette luminosité sert à imiter l’ensemble de l’environnement, y compris les sources lumineuses qui y sont conservées.

Exemples d’éclairages de l’environnement réalisés à partir de photos, d’une scène studio 3D et d’une scène 3D abstraite
Exemples d’éclairages de l’environnement réalisés à partir de photos, d’une scène studio 3D et d’une scène 3D abstraite

Lorsque vous créez une scène dans Dimension, une luminosité de l’environnement par défaut est définie pour vous. C’est la raison pour laquelle vous pouvez voir ce que cette scène contient. Le panneau Ressources pour démarrer d’Adobe Dimension propose un certain nombre d’éclairages de l’environnement que vous pouvez essayer immédiatement. Adobe Stock offre également une vaste sélection d’éclairages de l’environnement.

La luminosité de l’environnement produit des résultats très réalistes et peut vous faire gagner beaucoup de temps. Pour obtenir un résultat similaire manuellement, vous devez créer l’ensemble de l’environnement en 3D (y compris les diverses sources lumineuses). C’est un travail considérable.

Exemple d’une scène où l’ensemble (y compris les éclairages) a été assemblé en 3D, pour obtenir des résultats de type studio
Exemple d’une scène où l’ensemble (y compris les éclairages) a été assemblé en 3D, pour obtenir des résultats de type studio

Il existe de nombreuses façons de créer une luminosité de l’environnement, que ce soit par la capture à partir d’une scène 3D, d’une photo ou l’utilisation de systèmes paramétriques. Si la luminosité de l’environnement est faite à partir d’une scène 3D, le processus est simple. L’image de sortie doit être de 32 bits pour capturer les informations de lumière de tous les éclairages de la scène. La caméra 3D doit utiliser la projection équirectangulaire (pour générer une image sphérique).

Exemple d’une scène éclairée par une luminosité de l’environnement studio 3D
Exemple d’une scène éclairée par une luminosité de l’environnement studio 3D

Une luminosité de l’environnement studio 3D est créée en transformant une scène 3D d’un studio en une image équirectangulaire 32 bits.
Une luminosité de l’environnement studio 3D est créée en transformant une scène 3D d’un studio en une image équirectangulaire 32 bits.

Vous pouvez également créer une luminosité de l’environnement en prenant des photos du monde réel. Pour ce workflow, une caméra 360° est nécessaire (par exemple, la Ricoh Theta Z1). La caméra est utilisée pour prendre des expositions différentes (bracketing) ou plusieurs photos du même environnement, avec une plage de valeurs d’exposition différentes (de la sous-exposition à la surexposition). Ces clichés sont ensuite utilisés pour construire des images 32 bits, souvent appelées « images HDR » (abréviation de High Dynamic Range). L’une des méthodes d’assemblage d’une telle image est la fonction Fusion HDR de Photoshop. La plage d’exposition ainsi incorporée devient la propriété d’intensité.

Exemple de scène 3D éclairée par une luminosité de l’environnement photographique
Exemple de scène 3D éclairée par une luminosité de l’environnement photographique

La luminosité de l’environnement photographique est créée à partir d’un bracketing d’exposition et de la fonction Fusion HDR Pro de Photoshop.
La luminosité de l’environnement photographique est créée à partir d’un bracketing d’exposition et de la fonction Fusion HDR Pro de Photoshop.

Dans les deux cas, les sources lumineuses (et leur intensité) sont « bakées » aux images et émettront leur lumière une fois qu’elles seront utilisées dans Dimension.

Dans ces méthodes, vous avez capturé tous les éclairages, reflets et détails dont vous avez besoin, mais les applications 3D vous permettent d’aller plus loin dans l’espace 3D : il vous suffit d’ajuster la rotation de l’éclairage et d’en modifier l’intensité et la couleur générales.

Manipulation de l’intensité et de l’orientation d’une luminosité de l’environnement dans une scène 3D
Manipulation de l’intensité et de l’orientation d’une luminosité de l’environnement dans une scène 3D

Éclairages directionnels

En plus des éclairages de l’environnement, qui émettent de la lumière à 360°, il existe aussi des éclairages directionnels, qui émettent de la lumière à partir d’une seule direction. Ils sont utilisés pour imiter les lampes de poche et d’autres types de lumières provenant d’un point bien défini ; ils peuvent être en forme de cercle ou de carré.

L’utilisation d’éclairages directionnels permet de contrôler très précisément la configuration de l’éclairage. L’illumination de la scène à l’aide de ces éclairages est identique à ce qui se fait en photographie traditionnelle, où chaque lumière peut être contrôlée indépendamment pour créer votre propre luminosité photographique virtuelle. L’une des configurations les plus couramment utilisées est le système d’éclairage à 3 points.

Dimension dispose d’une action pratique, Diriger l’éclairage sur le point, pour contrôler la rotation et la hauteur en cliquant et en faisant glisser le pointeur sur un objet 3D. De cette façon, vous pouvez diriger dynamiquement les rayons de lumière. Vous pouvez également ajuster ces paramètres manuellement.

Modifiez la couleur et l’intensité des éclairages directionnels, mais ajustez aussi la forme de la source lumineuse pour la rendre circulaire ou rectangulaire, l’étirer ou l’agrandir. Enfin, vous pouvez adoucir les contours de cette source lumineuse.

Modification de la forme d’un éclairage directionnel dans Adobe Dimension
Modification de la forme d’un éclairage directionnel dans Adobe Dimension

Si vous réduisez la taille de la source lumineuse par rapport à l’objet, les ombres seront plus nettes et le contour mieux défini, car les rayons ne peuvent pas dépasser l’objet illuminé. Les sources lumineuses plus grandes produisent des ombres plus douces, car dans ce cas, les rayons proviennent de tous les côtés de l’objet (en rouge sur l’illustration ci-dessous), créant ainsi de multiples ombres. Ces ombres sont adoucies par les rayons venant de la direction opposée.

Schéma illustrant l’effet de l’intensité, de la direction et de la taille de l’éclairage sur la façon dont un objet 3D est éclairé et son ombre projetée
Schéma illustrant l’effet de l’intensité, de la direction et de la taille de l’éclairage sur la façon dont un objet 3D est éclairé et son ombre projetée

Exemple de la manière dont la taille d’un éclairage 3D affecte la douceur de l’ombre projetée sur un modèle de voiture de synthèse
Exemple de la manière dont la taille d’un éclairage 3D affecte la douceur de l’ombre projetée sur un modèle de voiture de synthèse

Lumière du soleil et ciel

La lumière du soleil est un type spécial d’éclairage directionnel. Le processus de configuration est très similaire à un éclairage directionnel normal, mais cet éclairage modifie automatiquement la couleur en fonction de la hauteur ; lorsqu’il est proche de l’horizon (valeurs d’angle de hauteur faibles), il devient progressivement plus chaud pour simuler le coucher de soleil. Vous pouvez également modifier la couleur à l’aide des paramètres prédéfinis. La fonction Brouillard, elle, affecte la douceur de l’ombre.

Manipulation des propriétés de luminosité pour un éclairage type lumière du soleil sur un modèle de voiture 3D dans Adobe Dimension
Manipulation des propriétés de luminosité pour un éclairage type lumière du soleil sur un modèle de voiture 3D dans Adobe Dimension

Dans la réalité, la lumière du soleil va généralement de pair avec le ciel, qui est une immense source de lumière diffuse. La seule exception serait un endroit sans atmosphère, comme la Lune.

Une scène 3D sur la Lune où la seule source d’éclairage est la lumière du soleil
Une scène 3D sur la Lune où la seule source d’éclairage est la lumière du soleil

Il est possible d’imiter le ciel à l’aide d’éclairages de l’environnement, sachant que toute luminosité de l’environnement représentant le ciel peut être utilisée. Nous devons maintenant aligner la lumière du soleil créée dans Dimension avec celle du soleil, capturée dans la luminosité de l’environnement. Pour arriver rapidement à nos fins, il suffit de créer une sphère et de lui assigner un matériau métallique. Cela nous donnera des reflets en temps réel de l’environnement, de sorte que nous pourrons utiliser l’option Diriger l’éclairage sur le point pour aligner la lumière du soleil avec celle qui a été capturée. 

Si la luminosité de l’environnement provient d’un ciel couvert, la fonction Brouillard peut être utilisée pour s’adapter à ces conditions.

Manipulation des propriétés Brouillard pour une luminosité de l’environnement de type ciel sur un modèle de voiture 3D dans Adobe Dimension
Manipulation des propriétés Brouillard pour une luminosité de l’environnement de type ciel sur un modèle de voiture 3D dans Adobe Dimension

Une fois que la lumière du soleil et la luminosité de l’environnement du ciel sont associées, vous pouvez les faire pivoter ensemble à l’aide de la propriété Rotation globale.

Sources lumineuses

Les objets peuvent être transformés en sources lumineuses, en activant la propriété Rayonnement pour leurs matières. De cette façon, il est possible de créer des objets comme des ampoules, des néons, des boîtes à lumière et toutes sortes d’écrans et enseignes.

Le principal avantage de ce type d’éclairage est la baisse d’intensité qui produit des résultats très naturels. C’est un atout particulièrement utile pour la visualisation de produits ou d’autres scènes studio.

Source lumineuse avec baisse d’intensité (dalle lumineuse) par rapport à une source lumineuse infinie (éclairage directionnel)
Source lumineuse avec baisse d’intensité (dalle lumineuse) par rapport à une source lumineuse infinie (éclairage directionnel)

Vous pouvez contrôler la douceur des ombres en redimensionnant l’objet lumineux vers le haut ou le bas grâce à l’outil de transformation. L’agrandir augmentera également l’intensité lumineuse.

La modification de la taille de la source lumineuse augmente la quantité de lumière et adoucit les ombres.
La modification de la taille de la source lumineuse augmente la quantité de lumière et adoucit les ombres.

Contrairement aux types d’éclairage précédents, ces éclairages peuvent également utiliser des textures, en plus des couleurs unies. Associez les textures à la couleur de base de leurs matières, et contrôlez l’intensité de la lumière via un curseur Rayonnement.

Application d’une texture à une source lumineuse éclairant un modèle de voiture 3D
Application d’une texture à une source lumineuse éclairant un modèle de voiture 3D

Exemples d’éclairage 3D réalistes

Éclairage d’un produit

Exemple d’éclairage d’un modèle de casque 3D selon trois lumières différentes (lumière clé, lumière d’appoint et éclairage des bords), puis combinées
Exemple d’éclairage d’un modèle de casque 3D selon trois lumières différentes (lumière clé, lumière d’appoint et éclairage des bords), puis combinées

Il existe de nombreuses techniques photographiques pour configurer la lumière d’un cliché de produit. Nous utiliserons l’une des configurations les plus courantes : le système d’éclairage à 3 points.

Cette configuration se compose de trois éclairages : 

1. Lumière clé : utilisé comme source principale, elle brille approximativement dans le sens de la prise de vue.

Exemple d’une lumière clé illuminant un modèle de casque 3D
Exemple d’une lumière clé illuminant un modèle de casque 3D

2. Lumière de contour : orientée du côté opposé à la lumière clé, elle sert à exposer la silhouette du sujet.

Exemple d’une lumière de contour illuminant un modèle de casque 3D
Exemple d’une lumière de contour illuminant un modèle de casque 3D

3. Lumière d’appoint : moins intense, cette option permet de remplir les zones plus sombres ; elle est idéale pour modifier les zones que les deux options précédentes ne peuvent altérer.

Exemple d’une lumière d’appoint illuminant un modèle de casque 3D
Exemple d’une lumière d’appoint illuminant un modèle de casque 3D

Il existe deux façons de créer l’éclairage 3 points dans Dimension : en utilisant des éclairages directionnels (en les ajoutant individuellement à la scène ou en utilisant un éclairage à 3 points prédéfini) ou par l’intermédiaire d’objets lumineux.

Exemple de configuration d’un éclairage 3 points dans une scène 3D
Exemple de configuration d’un éclairage 3 points dans une scène 3D

Une vue éclatée d’une boîte à lumière pour un éclairage 3D, avec son cadre, ses lampes et son écran.
Une vue éclatée d’une boîte à lumière pour un éclairage 3D, avec son cadre, ses lampes et son écran.

Éclairage créatif

Création 3D intitulée « Pipe Dreams » de Vladimir Petkovic.
Création 3D intitulée « Pipe Dreams » de Vladimir Petkovic.

L’éclairage créatif est utilisé lorsque l’exactitude réaliste n’est pas l’objectif principal. Il peut s’agir de scènes abstraites ou surréalistes de toutes sortes. Dans ce domaine, il n’y a plus de frontière à l’imagination : la création est totalement libre.

Dans l’exemple ci-dessus, l’idée était de dépeindre un environnement onirique : couleurs rose bonbon pastel et surfaces lisses. Le système d’éclairage est composé de trois dalles lumineuses (deux sur le côté et la principale qui brille du bas). Toutes ces dalles sont de taille irréaliste, ce qui crée des ombres et des tons clairs très lisses. Les sources lumineuses sont colorées et cette couleur est transférée dans la matière des objets de la scène.

Le sujet de la scène (les tuyaux) est complètement entouré par la géométrie des murs. Ainsi, les rayons lumineux rebondissent d’avant en arrière et se mélangent de manière intéressante. Jouer avec des tons chauds plutôt que des tons froids produit souvent un contraste agréable (cette technique est parfois utilisée dans la photographie de portraits).

Illustration de la configuration de l’éclairage 3D pour les Pipe Dreams de Vladimir Petkovic
Illustration de la configuration de l’éclairage 3D pour les Pipe Dreams de Vladimir Petkovic

Vue de l’intérieur

Une scène intérieure en 3D d’un salon
Une scène intérieure en 3D d’un salon

La création d’une visualisation d’un intérieur 3D suit un certain ensemble de règles qui garantissent d’obtenir presque toujours de bons résultats. Dans le cas présent, nous ne prendrons en compte que la lumière naturelle (pas de sources lumineuses artificielles, comme les lampes).

Avant toute chose, une scène comme celle-ci doit se trouver dans un environnement fermé. Comme dans la vie réelle, l’intérieur aura besoin de murs, d’un sol, d’un plafond et de fenêtres. On s’assure ainsi que la lumière traverse les fenêtres, puis rebondit (par un procédé appelé le lancer de rayons ou ray tracing). Ce procédé produit un éclairage très naturel (les zones occultées, comme les coins, seront plus sombres par exemple).

La scène étant presque entièrement entourée de géométries architecturales, la luminosité de l’environnement apportera peu d’éclairage et pratiquement aucun reflet. Cependant, dans ce cas, nous sommes en train de construire notre propre environnement – l’intérieur lui-même. Donc la lumière réagira avec les objets de la scène en rebondissant sur eux et les murs environnants. Les reflets ne se feront qu’entre les objets et avec les murs qui les entourent. Néanmoins, il est bon d’ajouter une luminosité de l’environnement représentant le ciel : cela ajoutera un fond bleu diffus.

Le moyen le plus simple de définir cette luminosité est d’utiliser des plans avec des matériaux lumineux. Ici, nous avons trois plans, qui couvrent toutes les ouvertures de l’intérieur :

Illustration du positionnement des lumières clé et d’appoint à l’intérieur d’un salon 3D pour éclairer la scène
Illustration du positionnement des lumières clé et d’appoint à l’intérieur d’un salon 3D pour éclairer la scène

L’intensité de l’éclairage est contrôlée par la propriété Rayonnement sur les matériaux des plans. Vous pouvez ajouter une couleur ou même une texture afin de projeter des ombres intéressantes. L’utilisation de matériaux lumineux apportera également la baisse d’intensité lumineuse nécessaire et primordiale dans un éclairage intérieur.

Exemple de luminosité de l’environnement ; de luminosité de l’environnement et de lumière clé ; de luminosité de l’environnement, de lumière clé et de lumière d’appoint pour illuminer une scène de salon 3D.
Exemple de luminosité de l’environnement ; de luminosité de l’environnement et de lumière clé ; de luminosité de l’environnement, de lumière clé et de lumière d’appoint pour illuminer une scène de salon 3D.

Éclairage d’extérieur

Scène d’un tronc couché sur le sol en forêt, entrelacé de fils de synthèse et de rubans illuminés par un éclairage 3D extérieur
Scène d’un tronc couché sur le sol en forêt, entrelacé de fils de synthèse et de rubans illuminés par un éclairage 3D extérieur

La création d’un éclairage extérieur est assez simple : elle se résume à l’utilisation d’un système d’éclairage Lumière du soleil et ciel (voir plus haut). Il est important de faire correspondre correctement la lumière du soleil avec la luminosité de l’environnement basée sur le ciel – en faisant attention à la fois à l’orientation et à la valeur Brouillard.

La scène elle-même joue un rôle important dans l’éclairage. Pour produire des résultats convaincants, utilisez les objets de votre scène comme catalyseurs qui interagissent avec la lumière. Dans le rendu de la forêt illustré ci-dessus, les objets (plantes, grume et arbres) sont placés les uns à côté des autres.

Les objets d’une scène de forêt 3D indiquent comment la lumière interagira avec l’environnement.
Les objets d’une scène de forêt 3D indiquent comment la lumière interagira avec l’environnement.

En d’autres termes, il y aura beaucoup d’interactions complexes de lancer de rayons, car la lumière va rebondir entre les objets. Les zones à l’ombre apparaîtront sombres (comme prévu), tandis que les zones exposées resteront lumineuses.

Scène d’un tronc couché sur le sol en forêt, entrelacé de fils de synthèse et de rubans illuminés par un éclairage 3D extérieur
Utilisation de la rotation globale dans Adobe Dimension pour réorienter le système Lumière du soleil et ciel dans une scène 3D.

J’espère que cette présentation vous a permis de comprendre à quel point il est important de maîtriser les éclairages 3D en fonction des situations. Vous devriez maintenant être prêt à mettre au point des éclairages convaincants.

Nous vous souhaitons de belles expériences ! Téléchargez dès maintenant la dernière version de Dimension.

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