Image matricielle : définition et utilisation en rendu 3D

Une image matricielle (appelée aussi bitmap ou image raster) est une image constituée d’une grille de pixels, chaque pixel enregistrant une valeur de couleur. Les photographies, les captures d’écran et les images finales d’un rendu 3D sont des images matricielles. En visualisation architecturale, les images matricielles ont aussi une seconde fonction : ce sont elles qui servent de textures pour décrire l’aspect de la surface de chaque matériau dans la scène.

Pixels et résolution

Le pixel est l’unité minimale de l’image matricielle. La résolution indique le nombre de pixels en largeur et en hauteur, par exemple 3 840 × 2 160 pixels, ce que l’on appelle 4K à l’écran. Plus il y a de pixels, plus l’image peut contenir de détails et plus elle peut être agrandie ou imprimée sans que la grille ne devienne visible.

Deux notions qu’il est utile de distinguer car on les confond souvent :

En pratique : Render Fabrik est un studio de visualisation 3D pour promoteurs et architectes partout en Europe, avec un devis sous 24 heures.

• Résolution en pixels : la taille réelle du fichier, qui détermine le niveau de détail disponible.
• Densité (ppp ou dpi) : nombre de pixels placés dans chaque pouce à l’impression. C’est une donnée de sortie, elle n’ajoute pas de détail par elle-même.

Lorsque l’on agrandit une image matricielle au-delà de sa résolution, le logiciel doit inventer des pixels intermédiaires et l’image perd en netteté. C’est pourquoi la résolution d’un rendu est définie avant le lancement du calcul, selon l’usage : web, réseaux sociaux, catalogue imprimé ou bâche grand format.

Profondeur de couleur

Chaque pixel enregistre sa couleur avec un certain nombre de bits par canal. Une image de 8 bits par canal suffit pour l’affichage à l’écran. Les images en 16 bits ou en virgule flottante (32 bits) conservent beaucoup plus d’informations de lumière et de couleur, ce qui permet d’ajuster l’exposition, le contraste et la balance des blancs en postproduction sans faire apparaître de bandes ni de zones brûlées.

Formats courants

• JPG : compression avec perte, fichiers légers. Idéal pour la livraison web et les réseaux sociaux, peu adapté aux retouches répétées.
• PNG : compression sans perte et couche alpha (transparence). Utile pour les détourages, les logotypes et les plans sur fond transparent.
• TIFF : sans perte, prend en charge le 16 bits et les calques. Format courant pour l’impression et pour l’archivage en haute qualité.
• EXR (OpenEXR) : virgule flottante, accepte plusieurs canaux dans un seul fichier. C’est le standard pour enregistrer le rendu brut avec ses passes (réflexions, éclairage, masques, profondeur) avant la postproduction.
• HDR (Radiance) : grande plage dynamique. Il sert surtout de carte d’environnement : une photographie panoramique qui éclaire la scène avec la lumière réelle d’un ciel ou d’un intérieur.

Image matricielle et image vectorielle

Une image vectorielle n’est pas constituée de pixels, mais de formes décrites mathématiquement : lignes, courbes et remplissages. Elle peut donc être redimensionnée sans limite et sans perte de qualité. Les plans CAO, les logotypes et les typographies sont vectoriels.

L’image matricielle, en revanche, a une résolution fixe, mais peut représenter ce qu’un vectoriel ne rend pas bien : dégradés complexes, lumière, ombres douces, reflets, textures et toute la nuance d’une photographie. Dans un projet d’architecture, on utilise les deux : le plan vectoriel sert de base pour la modélisation, et le résultat final du rendu est toujours une image matricielle.

Textures et maps dans un matériau 3D

Dans le moteur de rendu, un matériau n’est pas seulement une couleur. Il se construit avec plusieurs images matricielles, chacune contrôlant une propriété physique de la surface. C’est ce que l’on appelle le flux de travail PBR (rendu basé sur la physique).

• Diffuse map ou couleur de base (albédo) : la couleur et le motif du matériau sans lumière ni ombres, par exemple les veines d’un bois ou le calepinage d’un grès cérame.
• Normal map : une image aux tons bleutés et violets qui simule un relief fin, comme les joints, les pores ou la rugosité d’un enduit, sans ajouter de géométrie.
• Roughness map : en niveaux de gris, elle indique quelles zones sont mates et lesquelles sont polies. Elle contrôle l’aspect des reflets.
• Displacement map : également en niveaux de gris, elle déforme réellement la géométrie. Réservée aux reliefs visibles de près, comme la pierre naturelle, les pavés ou la brique apparente.
• Autres maps : métallicité, occlusion ambiante, opacité (pour les feuillages ou les claustras) et émission (pour les luminaires).

La qualité de ces maps détermine une grande partie du réalisme. Une texture à faible résolution paraît floue en gros plan ; une texture qui se répète trop révèle un motif artificiel sur une grande façade. Les studios travaillent avec des bibliothèques de matériaux scannés et, lorsque le projet l’exige, créent des textures à partir d’échantillons réels fournis par le fabricant.

Utilisation dans un rendu architectural

Dans un rendu d’architecture, l’image matricielle intervient à trois étapes du processus :

• Entrée : textures des matériaux, cartes HDR pour l’éclairage, photographies du site pour intégrer le bâtiment dans son environnement réel.
• Calcul : le moteur génère l’image pixel par pixel, généralement en EXR, avec des passes séparées pour ajuster chaque composante de la lumière.
• Sortie : après la postproduction, l’image est exportée dans le format et la résolution adaptés à chaque usage, du JPG léger pour le web au TIFF haute résolution pour l’impression.

Si vous travaillez sur un projet résidentiel ou de promotion immobilière en Espagne, vous pouvez voir comment nous appliquons ce flux sur notre page rendus à Madrid et dans la section consacrée à l’Espagne. Pour des exemples de finitions et de matériaux dans des images finales, consultez le portfolio.

Questions fréquentes

Quelle résolution faut-il pour imprimer un rendu ?

Cela dépend du format d’impression et de la distance à laquelle il sera vu. Un catalogue regardé de près exige plus de pixels par centimètre qu’une bâche vue à plusieurs mètres. Il faut définir l’usage final avant de lancer le rendu.

Peut-on convertir une image matricielle en image vectorielle ?

On peut vectoriser, mais cela ne fonctionne bien qu’avec des images simples, comme des logotypes ou des dessins au trait. Un rendu photoréaliste, avec lumière et textures, perd toute sa nuance s’il est converti en vecteurs.

Pourquoi le rendu est-il enregistré en EXR et pas directement en JPG ?

Parce que l’EXR conserve toute l’information de lumière en virgule flottante et les passes séparées. La postproduction peut ainsi corriger l’exposition, la couleur et les reflets sans dégrader l’image. Le JPG n’est généré qu’à la fin, uniquement pour la livraison.