Pour créer une image de synthèse 3D il y a 4 grandes parties:
- la modélisation (créer des formes sans couleurs)
- le texturage (mettre des couleurs)
- le positionnement des lumières
- le rendu.

La modélisation:
La modélisation consiste dans la création d’un modèle grâce à des outils comme les opérations booléennes, les extrusions ou encore les mapping de déplacement.
Une technique de modélisation est expliquée à la fin: la technique du Low Polygon Modeling ( LPM ).
Il y a plusieurs types de modélisation (création des objets en 3D):

La modélisation par facettes :
Dans ce type de modélisation chaque objet est définit par un ensemble de faces (triangulaires le plus souvent mais parfois ce sont des quadrilatères) l'inconvénient c'est que lorsque l’on se rapproche trop de l'objet les bords sont constitués de segments il faut alors augmenter la précision et par là même augmenter le temps de rendu.

ex: sphères de:                     224 faces                             2024 faces 
Dans une modélisation par facette les objets sont représentés ainsi:

Ce type de représentation est appelée modèle “ fil de fer ”. Les différents formats d’enregistrement de ces objets sont les .3DS, .DXF, ...
Le DXF est utilisé par presque tous les programmes et permet donc des exportations. Mais ce format ne gère pas les textures ce qui ne permet d'exporter que le maillage de l'objet (les coordonnés de ses point sans informations de couleur  ).

Dans la modélisation par courbes (ou modélisation paramétrique ) (b-splines, NURBS, courbes de Béziers,...) chaque objet. est définit par des surfaces paramètrèes ( surfaces définies par des équations ). Ces courbes ont l'avantage de ne pas facetter ( les bords de l’objet sont toujours lisses quelque soient les zoom effectués) à l’inverse des modèles fil de fer voilà pourquoi tous les grands programmes les exploitent.

Les surfaces nurbs ont la propriété de ne pas avoir leurs points de contrôles ( les points sur lesquels on agit pour modifier la surface ) situés sur la surface ce qui les rend relativement difficile d'accès pour les débutants.
Les points de contrôle de ces surfaces possèdent des " poids " qui permettent de définir la force d'attraction de ce point sur  la surface.

Les objets nurbs sont généralement représenté ainsi:
Nous pouvons voir : - les courbes qui mettent en évidence la surface ( en vert )
                               - les lignes de contrôle qui relient les points de contrôle ( en rouge )

Les modélisations par courbes de Bézier ont l'avantage de posséder leurs points de contrôle sur leur surface. Ces points possèdent eux des vecteurs force qui définissent de quelle manière la surface sera affectée par le point.

Les patch sont un des types de modélisation par courbe de Bézier.
Nous remarquons: - les points de contrôle ( en vert )
                             - les vecteurs force ( flèches rouges )
                             - les lignes de contrôle ( en blanc ) qui permettent de prévoir la surface

Il faut savoir que toutes les surfaces paramétriques sont transformées en polygones juste avant le rendu (en effet les moteurs de rendu ne savent gérer que des polygones) en fonction de leur distance à la caméra (voilà pourquoi elle ne sont jamais facettées ). Mais cette transformation oblige tout de même a mettre des lissages aux niveau des textures.


Opérations Booléennes:
Une opération Booléenne consiste en l'union, l'addition, ou la soustraction de deux objets.

        union      intersection    soustraction      soustraction
                                              vert - rouge      rouge - vert
Comme dans ans une opération du type A-B l'ordre des deux termes d'une soustraction booléenne est importante
ex: A-B est différent de B-A


Extrusions:
Les extrusions permettent de créer des objets en déplaçant ( extrudant ) une ( ou plusieurs ) forme(s) en 2 dimensions le long d'une courbe (en 2D ou en 3D ) les extrusions permettent la création d'un vase, d'un verre ou d'un tuyau très facilement.
Il est possible de séparer les extrusions en deux parties:
- les extrusion linéaires
- les surfaces de révolution.
Les extrusion linéaires permettent de faire glisser des formes en 2d le long d'une courbe afin de créer des tuyaux par exemple.


ex: extrusion du cercle vert le long du chemin rouge.

Les surfaces de révolution permettent de créer des vases, des bouteilles ou tout autre objet ayant un axe de symétrie.


ex: révolution de la forme verte autour du chemin rouge
Vous noterez qu'une surface de révolution n'est qu'une extrusion avec un cercle pour chemin

Mapping de déplacement (displacement mapping ):
Le displacement mapping consiste à déplacer des sommets d'un objet (une grille par exemple ) en fonction des informations de luminosité d'une image.
l'image qui a servi a déplacer les sommets    le résultat d'un mapping de déplacement sur une grille
Sur cet exemple plus les pixels de l'image sont sombre plus ils font remonter les sommet de la grille.

Certains logiciels (tels que Bryce et 3dstudio max3) utilisent aussi une version améliorée de cette technique qui permet un affichage beaucoup plus rapide: le logiciel effectue une subdivision de surface ( il augmente le nombre de polygones de l'objet) uniquement au moment du rendu. Ainsi, le programme n'affiche que la forme originale dans ses vues (de face, de gauche, libre, ...). Cette solution est très utile pour les "petites " machines mais il est aussi plus dur de paramètrer ses effets puisque l'on ne vois pas a l'écran le résultat final.

Une technique de modélisation le LPM ou Low Polygon Modeling:
le LPM est une technique qui consiste à créer un objet en partant d'une forme géométrique a laquelle on extrude les faces et l'on modifie les sommets afin d'obtenir une représentation de l'objet avec le mois de polygones possible. Cette technique est utilisée pour les jeux vidéo temps réel comme goldeneye par exemple mais elle est aussi applicable a des projets de synthèse plus complexe grâce a un lissage du maillage:

On affecte des valeurs de tension pour contrôler le degré de lissage.


FREESCAN3D