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Les secrets de la troisième dimension

Les jeux récents sont d’un réalisme étonnant… De la magie ? Non, des mathématiques ! Pour mieux comprendre, nous sommes allés interroger le processeur des cartes graphiques 3D.

Vous êtes au coeur des cartes vidéo et on vous appelle processeur graphique. Est-ce que cela signifie que vous ressemblez à un Pentium ou un Athlon ? Oui et non. D’un point de vue technique, je leur ressemble ; mais je suis beaucoup plus spécialisé qu’eux. Mes concepteurs m’ont optimisé pour pouvoir réaliser les énormes calculs mathématiques nécessaires à l’affichage d’images en trois dimensions. Quels sont les autres composants importants d’une carte graphique 3D ? D’abord, la mémoire. C’est là que je stocke toutes les informations dont j’ai besoin pour créer les images en deux ou en trois dimensions. Car n’oubliez pas que si certains de mes ancêtres ne savaient afficher que des images en 3D, moi je me charge de toutes les images. Qu’il s’agisse des fenêtres de Windows, des cellules d’un tableur ou des animations d’un jeu, c’est moi qui me charge des calculs.Vous êtes bien entouré ! Bon, entrons dans le vif du sujet : comment se passe, dans un jeu par exemple, le processus de création d’une image en 3D ? On peut considérer qu’il se répartit en trois phases. Dans la première, le jeu va décrire la scène qu’il veut que j’affiche. Il va m’indiquer la position des personnages, des bâtiments, des véhicules, etc. Pour chacun, il va me décrire leur forme en utilisant des figures géométriques élémentaires.Qu’appelez-vous texture ? C’est une image qui va me permettre de simuler l’aspect de différents matériaux : le bois, la pierre, le métal, etc. En collant ?” un peu comme du papier peint ?” la texture sur un objet, j’augmente son réalisme. L’observateur ? Oui, l’observateur, c’est-à-dire vous, le joueur ! Pour que je sache ce que je dois dessiner à l’écran, il faut que le logiciel m’indique ce que le joueur est censé voir. Une fois toutes ces informations en ma possession, je peux commencer mon travail. Dans un premier temps, pour aller plus vite, je vais éliminer toutes les figures géométriques élémentaires qui ne sont pas visibles depuis la position de l’observateur. Ainsi, je vais éviter de longs calculs inutiles.Vous procédez de cette façon pour chacun des objets à afficher ? Presque. Parfois, j’applique plusieurs textures sur le même objet. Par exemple, si je dois dessiner un poisson qui se trouve dans l’eau, je vais commencer par lui appliquer une texture imitant les écailles, puis je vais y superposer une autre texture bleutée, légèrement transparente, qui imite l’effet de l’eau.Et votre travail s’arrête là ? Non, pas encore. Rappelez-vous, chaque objet que j’affiche est composé de formes géométriques simples. Supposons que j’arrête là mes calculs et reprenons la pyramide que nous avons évoquée plus haut. Si elle est dessinée sur un ciel bleu, on voit apparaître sur le bord de la pyramide un effet d’escalier dû à la juxtaposition des pixels jaunes qui forment la pyramide et des pixels bleus du ciel. Parfois, entre un ordinateur et un autre, l’affichage d’un même jeu est plus ou moins réaliste. En êtes-vous responsable ? Eh oui, c’est moi le coupable ! Comme je vous l’ai expliqué, quel que soit le micro sur lequel il fonctionne, le logiciel va décrire la scène en 3D à afficher avec les mêmes instructions. Théoriquement, l’image résultante devrait donc être toujours la même. Mais en fonction de sa puissance, un processeur graphique peut effectuer plus ou moins de calculs. En fait, toute votre puissance, tout votre savoir-faire ne sert qu’aux jeux ? Non, pas tout à fait ! Elle sert aussi aux professionnels, pour la conception assistée par ordinateur, par exemple. Je démontre aussi toute mon utilité dans le domaine de la réalité virtuelle. Ainsi, on m’utilise parfois pour organiser des visites virtuelles de musées, de villes…

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Bernard Guzniczak