Tutoriel : Topologie dans Blender : edge flow d'un modèle organique

La topologie, c'est la façon dont les sommets, les arêtes et les faces d'un maillage sont reliés entre eux. Deux personnages peuvent avoir exactement la même silhouette et une topologie radicalement différente : l'un se lisse proprement, plie le coude sans se froisser et se texture sans peine, l'autre se pince dès qu'on lui ajoute une subdivision ou qu'on le fait bouger. Sur un modèle organique, un visage, un corps, une créature, c'est la topologie qui décide si le modèle est utilisable pour l'animation. Ce tutoriel donne les règles à suivre dans Blender, les outils pour repérer les défauts, et la méthode pour reconstruire un maillage propre quand le modèle de départ ne l'est pas.

Pourquoi les quadrilatères

Un modèle organique destiné à être lissé et animé se construit presque entièrement en quadrilatères, des faces à quatre côtés. La raison est pratique. Le modificateur Subdivision Surface, qui arrondit le maillage au rendu, est conçu pour des quads : chaque quad se divise en quatre quads plus petits, de façon régulière. Les quads s'alignent aussi en boucles continues, ce qui permet de sélectionner une rangée entière d'arêtes d'un Alt + clic, d'en ajouter une avec Loop Cut and Slide (Ctrl + R) ou de la faire glisser avec Edge Slide (G deux fois). Un triangle ou une face à plus de quatre côtés, un n-gone, interrompt ces boucles et se subdivise de façon moins régulière, ce qui se voit en reflet irrégulier ou en pincement.

Le manuel de Blender illustre l'importance de la topologie avec un cube : avec deux niveaux de subdivision, il devient une boule méconnaissable tant qu'on n'ajoute pas de boucles d'arêtes près de ses bords. Ce sont ces boucles, bien placées, qui contrôlent où le modèle reste net et où il s'arrondit. Notre fiche sur le modificateur Subdivision Surface détaille ses réglages.

Le flux des arêtes (edge flow)

Sur un modèle organique, les boucles d'arêtes doivent suivre la forme et le mouvement. Quelques repères sur un visage et un corps :

• Autour des yeux et de la bouche : des boucles concentriques, comme les muscles qui ferment les paupières et les lèvres. C'est ce qui permet de cligner ou de sourire sans déchirer la forme.
• Du nez au coin de la bouche : une boucle qui suit le sillon naso-génien, là où la peau se plie quand le personnage sourit.
• Aux articulations : au coude, au genou, aux doigts, prévoyez au moins trois boucles autour du pli. Une seule boucle au milieu de l'articulation donne un pli en accordéon ; trois boucles laissent le volume se comprimer d'un côté et s'étirer de l'autre.
• Sur les zones qui ne bougent pas : le crâne, le dos, l'avant-bras peuvent rester plus légers. La densité doit suivre le besoin de déformation et de détail, pas être uniforme partout.

Les pôles

Dans une grille de quads parfaite, chaque sommet relie quatre arêtes. Un sommet qui en relie trois ou cinq et plus s'appelle un pôle. On ne peut pas les éviter : il en faut pour faire tourner une boucle autour d'un œil ou changer de direction entre le torse et l'épaule. La règle est de les placer là où la surface est plutôt plate et bouge peu, jamais au sommet d'une courbure forte ni au milieu d'une zone qui se plie, où ils produisent un petit creux visible après subdivision.

Repérer les défauts dans Blender

Avant de corriger, il faut voir. En mode Édition, le menu Select contient les outils utiles :

• Triangles et n-gones : Select > Select All by Trait > Faces by Sides sélectionne les faces selon leur nombre de côtés. Réglez le nombre sur 4 et le type sur Not Equal To dans le panneau Adjust Last Operation : tout ce qui n'est pas un quad s'allume.
• Pôles : Select > Select All by Trait > Poles by Count trouve les sommets reliés à un nombre irrégulier d'arêtes. Le panneau permet de choisir le nombre d'arêtes et le type de comparaison, par exemple tous les sommets reliés à plus de quatre arêtes.
• Statistiques : dans le menu des superpositions (Overlays) de la vue 3D, l'option Statistics affiche le nombre de sommets, d'arêtes et de faces, utile pour suivre la densité pendant le travail.
• Test de lissage : ajoutez un modificateur Subdivision Surface à deux niveaux et passez en ombrage lisse : les pincements et les plis parasites apparaissent tout de suite.

Corriger sans tout refaire

• Dissoudre : Dissolve Edges (menu X ou Ctrl + X) supprime une arête en fusionnant les deux faces voisines, souvent la façon la plus simple de transformer deux triangles en un quad.
• Remplir : Grid Fill, dans le menu Face, remplit un trou bordé par une boucle d'arêtes avec une grille de quads. Il donne le meilleur résultat quand les côtés opposés ont le même nombre de sommets.
• Recouper : l'outil Knife (K) trace de nouvelles arêtes à travers les faces, pour rediriger une boucle.
• Faire tourner une arête : Rotate Edge, dans le menu Edge, change la diagonale partagée par deux faces sans ajouter de géométrie.
• Travailler en symétrie : un modificateur Mirror avec l'option Clipping empêche les sommets du centre de traverser le plan de symétrie, ce qui évite les trous au milieu du visage.

Quand il faut reconstruire : la retopologie

Un modèle sculpté ou scanné a souvent des millions de triangles irréguliers. Le corriger face par face n'a pas de sens : on construit un nouveau maillage léger par-dessus. Le manuel de Blender est clair sur les outils automatiques : le remaillage Voxel et le remaillage Quad (algorithme Quadriflow), dans Properties > Data > Remesh, ne conviennent pas à la topologie finale d'un modèle qui doit se déformer, car aucun outil automatique ne sait encore suivre le flux des formes. Pour un personnage animé, la retopologie se fait à la main, avec ces aides :

• la superposition Retopology de la vue 3D, qui rend le nouveau maillage transparent pour voir le modèle sculpté au travers, sans les inconvénients du mode X-Ray ;
• l'outil Poly Build de la barre d'outils, qui ajoute, déplace et supprime des faces en quelques clics ;
• le magnétisme (snapping) en mode Face Project ou Face Nearest, qui colle chaque nouveau sommet sur la surface du modèle d'origine.

Notre article sur la retopologie dans Blender, manuelle et automatique détaille ce processus et les modules complémentaires qui l'accélèrent.

Tester la déformation

Une topologie se valide en la faisant bouger. Placez une armature simple dans le modèle, puis parentez le maillage avec Ctrl + P > With Automatic Weights : Blender calcule l'influence de chaque os selon sa distance aux sommets. Le manuel prévient que ce calcul automatique donne souvent des déformations imparfaites sur une armature complexe, mais il suffit pour un test. Pliez les coudes, les genoux, les doigts, ouvrez la bouche : si le volume s'effondre ou si la peau se froisse, il manque des boucles à cet endroit ou un pôle est mal placé. Modéliser dans une pose neutre, bras écartés, facilite ce travail ; notre guide sur la T-pose dans Blender explique pourquoi.

Et au rendu ?

Une topologie propre n'est pas qu'une question d'animation : elle évite les reflets cassés sur une surface brillante et permet de régler la subdivision au plus juste, donc de ne pas charger la mémoire avec des millions de faces inutiles. Quand l'animation est prête, TURNA calcule ses images sur 1 à 8 machines GPU en parallèle, à partir d'un add-on Blender, au temps réellement consommé. Le calculateur de temps de rendu donne une estimation avant de lancer.