Frères ennemis ?

La 3D, vaste univers, peut être partagée en deux grandes familles : la famille polygonale, et la famille NURBS.
La première famille, que nous connaissons tous, est celle qui fait les beaux jours de la modélisation organique, du jeu vidéo, de la création artistique. On y range les leaders que sont 3DS Max, Maya, mais aussi Cinema 4D, Houdini ou le nouvel arrivant Modo.

La seconde famille est beaucoup moins connue des utilisateurs des logiciels pré-cités. C'est le domaine de logiciels de design et de création industrielle ou CAO ( Création Assistée par Ordinateur, aussi appelé CAD ). Les plus connus dans ce domaine sont Rhino, mais surtout Solidworks, SolidEdge, Pro-Engineer et l'empereur de la CAO, Catia. C'est dans cette dernière catégorie que se rangeait aussi feu Amapi Pro, à mi-chemin entre le polygonal et le NURBS.

Quelles sont les différences entre ces deux manières d'appréhender la 3D ?



Avec la modélisation polygonale, un modèle est décrit en terme de faces, arêtes et sommets. Les maillages produits apportent une grande souplesse car il est possible de modifier individuellement la position des facettes, leur orientation, leur taille. Cette grande souplesse explique son utilisation dans le domaine du jeu vidéo, par exemple. La famille NURBS, elle, travaille à partir de courbes et de surfaces produites mathématiquement. On n'y trouve aucune facette, mais une description paramétrée de surfaces et de solides. Cette dernière famille se taille la part du lion dans les domaines liés au design ou à la création de prototype. En effet, elle permet des prouesses que sont incapables d'accomplir les logiciels polygonaux : courbes harmonieuses sans facettage, booléens et congés parfaits, rapidité de création liée à des historiques de construction.

Pensez-vous vraiment que les constructeurs automobiles ou de joaillerie produisent leurs modèles 3D en polygonal ? Que nenni. Il leur faut à la fois une efficacité de production et une précision qu'aujourd'hui encore sont incapables de fournir les logiciels polygonaux. De même, toutes les formes des objets que vous croisez dans votre vie de tous les jours sont lisses, sans facettes. C'est tout simplement parce que leur conception s'effectue dans des logiciels de ou CAO... et même si des logiciels tels que Max ou Maya proposent un support des NURBS, rien ne remplace l'emploi d'un logiciel dédié.

Le problème majeur est que ces familles étaient, jusqu'à un passé proche, peu compatibles entre elles.

Cette incompatibilité a plusieurs origines :

- les domaines d'emploi sont très différents et se croisent relativement peu. Certes, on peut faire de la modélisation organique avec un programme CAD, mais de manière fort peu efficace. De même, créer un voilier dans un programme polygonal vous demandera de longues journées de travail, quelques heures avec un logiciel de CAO.

- le mauvais échange entre les formats polygonaux et NURBS. En général, les programmes de CAO proposent un export polygonal triangulé chaotique, peu adéquat, et sans aucune coordonnées UV. Quant à la transformation polygones vers NURBS, elle n'est tout simplement pas exploitée ( à l'exception peut-être du pionnier qu'était Amapi Pro ).
Cet état de fait a tendance à se modifier peu à peu. De plus en plus de programmes polygonaux supportent les principaux formats CAO ( IGES, STEP, SAT) comme Carrara Pro, ou l'édition Engineering de Cinema 4D.

- les prix sont très différents entre le polygonal et le NURBS. Alors que le premier domaine se démocratise de plus en plus ( Silo, Carrara, ZBrush, Blender... ), le second domaine pratique - milieu industriel oblige - des tarifs souvent prohibitifs.
Il n'existe en gros que trois niches de tarifs en CAO. La première est celle des gros logiciels industriels : Solidworks coûte plus de 6 000 euros, Catia s'envole à près de 15 000 euros... pour la licence de base.
La deuxième niche, celle des moins de 1000 euros, propose des logiciels comme TurboCAD, Rhino, ou Concepts 3D.
A ces trois niches, clairement orientées professionnel, s'ajoute depuis peu une dernière gamme de prix. La plupart de ces logiciels à vocation hobbyiste sont des versions allégées de logiciels à prix intermédiaires ( ViaCAD 2D/3D, Turbo CAD Deluxe, Alibre XPress Plus ), parfois des perles surprenantes comme le très ergonomique Moment Of Inspiration ( MOI pour les intimes ).
Enfin, des produits gratuits apparaissent, le plus souvent des versions bridées de logiciels phares ou limitées en formats d'exports. Elles ne semblent là que pour attirer d'éventuels chalands ( One-Space Modeling Personal Edition, Inventor LT... )

Concepts Unlimited change la donne et vient titiller Solidworks sur son propre terrain ( sans la contrainte du paramétrique, mais avec l'engineering mecanique en moins par rapport à SW ) pour un prix réduit de moitié. Voilà qui donne tout de suite envie de s'y intéresser. Revue d'une gamme compétitive aussi intuitive qu'ergonomique, ce qui est bien rare dans le monde de la CAO...

Interface

A l'ouverture, l'interface surprend par son aspect minimaliste. Ne vous laissez pas prendre par cette apparente simplicité, chaque icône est dépliable pour laisser apparaître d’autre fonctions. Chacune d'elle est accompagnée de variantes, sortes de sous-icônes n'apparaissant que lorsqu'une fonction est sélectionnée. Enfin, pour chaque sous-fonction, vous disposez de méthodes différentes conduisant à des résultats différents. Une intégration intelligente qui n’étouffe pas la surface de travail.

1-La barre d'outils principale 2- Une sous-palette s'ouvre lorque vous maintenez le bouton de la souris enfoncé sur une icône principale 3-des sous-icônes apparaissent lorsque la fonction congé est sélectionnée 4-Concepts vous propose des méthodes différentes pour chaque fonction 5-La palette rapide Masquer/Afficher 6-Le menu d'Accroche, permettant d'accrocher le curseur à certaines parties des éléments créés

En haut, on trouve l'ensemble des outils de tracés. Au-dessous, les icônes se partagent entre les fonctions dévolues aux surfaces ( en vert ) et celles associées aux volumes ( en bleu ). Quelle différence entre ces deux domaines ? On peut se poser la question lorsqu'on sait qu'un volume, en NURBS, est simplement la résultante d'une association de surfaces. On appelle cela un B-Rep, que les utilisateurs de Rhino connaissent bien. Le problème avec ces B-Rep est qu'on n'est jamais certain qu'elles forment un volume réellement clos. D'autre part, la modification d'un volume composé de surfaces est délicat et conduit régulièrement à un éclatement du modèle. L'implémentation du modelage volumique garantit que vous êtes en présence d'un véritable corps solide, dont vous pouvez être certain qu'il conservera son intégrité quelques soient les manipulation effectuées. Enfin, des fonctions dédiées comme la création de coques ou de protusions sont bien plus faciles et rapides à réaliser avec de véritables volumes. Ce n'est pas par hasard que Catia ou Solidworks fonctionnent avec ce mode volumique, entre autres.
Ne vous inquiétez pas, Concepts permet en un clic de passer d’un type d’objet à un autre. Vous désirez réaliser une fonction possible uniquement avec des surfaces ? Pas de problème, il suffit de demander au logiciel de convertir votre volume en associations de surfaces, et inversement. Prenez par exemple une sphère volumique. Convertissez-là en surface, faites apparaître des points de contrôle et déplacez-les, puis reconvertissez vos surfaces déformées en volume !

Une sphère transformée en surface. Des points de contrôles apparaissent, vous permettant de la déformer facilement.

A ce sujet, le moteur employé par Concepts 3D/Unlimited est le célèbre moteur ACIS, celui qu'employait à l'origine la référence industrielle CATIA. Il est plus puissant que le moteur B-REP, lequel ne se contente que d'une description de surfaces soudées.

Assistant à la modélisation et ergonomie

Tout programme de CAO digne de ce nom dispose de petits « helpers », des messages apparaissant sur l’écran pour vous indiquer que le curseur se trouve à l’extrémité ou au milieu d’un segment, sur une courbe, ou encore sur une ligne perpendiculaire à un plan. Concepts ne fait pas exception à la règle, avec des petits plus qui améliore encore l’efficacité. Ainsi, promener le curseur au milieu d’un élément, puis au milieu d’un autre, aura pour conséquence de vous alerter lorsque vous vous trouvez au croisement des deux !

Les accroches en action. Notez comme l'intersection n'apparaît sur la seconde droite que lorsque le curseur a d'abord survolé le milieu de la première.

Un autre exemple : lorsque vous tracez un segment depuis un cercle, le programme produira un segment perpendiculaire ou tangent au cercle selon la manière dont vous débuterez votre tracé ( perpendiculairement ou à 45 degrés ).

Les accroches en action sur le cercle. Selon la manière dont vous tracez la droite, le type de droite sera différent.

Dernier exemple, beaucoup plus déterminant : pour modifier le plan dans lequel vous travaillez ou tracez vos esquisses 2D, il vous suffit de cocher l’Accroche à une Face pour aimanter le curseur sur cette face, puis d’appuyer sur la touche C : aussitôt, le nouveau plan de travail s’aligne sur la face correspondante. Sur une arête ou un point, appuyez encore sur C, il s’alignera de manière perpendiculaire. ( voir figure ). Il est alors aisé de tracer des courbes sur ce plan précis. On est loin de Solidworks, où il faut d’abord sélectionner manuellement le plan d’esquisse avant de pouvoir dessiner sur lui... et uniquement sur lui.

Créer un plan de travail est très simple. Il suffit d'un clic et d'une touche !

A ceci s’ajoutent d’autres fonctions qui facilitent la vie ou rendent le travail plus agréable. Ainsi, la possibilité d’un clic de masquer certains types d’objets ( courbes, surfaces, volumes… ) ou de les faire réapparaître. De même, une palette à la Amapi permet de basculer facilement entre les objets cachés et ceux visibles.
Ne croyez pas que la manipulation d’objets s’arrête là. Concepts 3D ne serait pas complet s’il n’était pourvu d’une palette permettant de gérer des calques 3D en les cachant, en les montrant, ou les verrouillant. Elle permet même de créer des sous-calques afin d’organiser sans souci des scènes complexes, et ce avec un niveau d’imbrication non-limité.

Enfin, grâce à l’utilisation de plans infinis, il est élémentaire de découper vos objets, ou à la manière de Rhino de n’en afficher qu’une partie en coupe.

En haut à droite, la palette de calques vous permet de masquer, afficher, verrouiller ou modifier la couleur. Notez comme le calque Assembly dispose de sous-calques.

Pour toutes ces raisons, mais aussi parce que la manipulation des objets est simple et rapide, Concepts rend le travail de création agréable et intuitif, ce qui est rarement le cas en CAO. Comparé à des logiciels tels que TurboCAD, intéressant et versatile mais à la courbe d’apprentissage longue, Concepts vous permet de vous mettre au travail rapidement et d’aller droit à l’essentiel en manipulant dans un même espace plans 2D et objets 3D.

La force du CAD : booléens, congés, copie de fonctions

La puissance de la CAO s’exprime par la présence de fonctions qu’il est tout simplement impossible de produire en polygonal. Tout d’abord, la qualité des booléens, mêmes complexes, ne souffre aucune comparaison possible. Cela est vrai quelque soit le programme de CAO employé. Ensuite, les congés, ces surfaces permettant de fondre des angles abrupts les uns dans les autres, se font très facilement et en un clic.

En 1, la courbe ayant servi à créer le congé que vous voyez sur le pavé. Déplacez la courbe ou modifiez-la, et le congé est aussitôt recalculé !

Concepts, à ce sujet, propose de nombreux types de congés, constants, variables, pilotés par une courbe ( voir figure ) et applicables aussi bien en prenant comme référence une face, une arête ou un sommet.
Enfin, vous pouvez non seulement copier des éléments, mais aussi des fonctions. Un exemple : vous avez percé votre tôle avec un trou de visserie ? Grâce à la Copie de Fonction, vous pouvez facilement dupliquer ce trou, ou même le déplacer à la surface du modèle. Vous venez de percer un trou de ventilation ? D’un clic, il vous est possible de créer à partir de cet élément une grille circulaire de ventilation.