Une nouvelle technique met en valeur les tissus imprimés sous leur meilleur jour.

Une simulation de gabardine de laine datant de 2008.

L'éclat du satin, les reflets subtils du sergé, la translucidité de la soie transparente : les tissus ont longtemps été difficiles à reproduire numériquement en raison des innombrables façons dont différents fils peuvent être tissés ou tricotés ensemble. Des chercheurs de Cornell, en partenariat avec la société technologique NVIDIA, ont mis au point une méthode permettant de créer des images numériques de tissus qui capturent plus fidèlement la texture des textiles.

La nouvelle étude de l'équipe , présentée le 16 décembre lors de la conférence SIGGRAPH Asia 2025 de l'Association for Computing Machinery à Hong Kong, modélise l'interaction de la lumière avec les fils, tant lors de sa traversée que lors de sa réflexion sur le tissu. Cette avancée est la dernière en date issue du laboratoire de Steve Marschner , professeur d'informatique au Cornell Ann S. Bowers College of Computing and Information Science, qui travaille sur ce problème depuis plus de vingt ans.

« Les professionnels du cinéma se plaignent toujours de la difficulté à rendre les tissus à l'écran », explique Marschner, membre d'une équipe récompensée en 2004 par un prix technique de l'Académie des arts et des sciences du cinéma pour son travail sur le rendu des matériaux translucides . « C'est tout simplement difficile d'obtenir un rendu réaliste. Ça a toujours l'air artificiel. » 

À l'échelle microscopique, un tissu est composé de minuscules fibres torsadées ensemble pour former un brin appelé pli. Plusieurs plis sont torsadés ensemble pour former un fil, qui est ensuite tissé ou tricoté pour créer un tissu. Contrairement à des matériaux comme le métal ou la peau, qui possèdent une surface solide et continue, le tissu est « simplement un ensemble de fibres flottant dans l'espace et maintenues ensemble par friction », explique Marschner.

La forme des fibres varie également selon la matière. Coupez une fibre de laine et son extrémité aura une forme presque ovale ; les fibres de coton ont une forme de rein et celles de soie ressemblent à des polygones à trois ou quatre côtés.  

« Cela rend la structure à la fois fascinante et complexe à modéliser », explique Yunchen Yu, doctorant en informatique et premier auteur de l'étude. « Je pense qu'il n'existera jamais de modèle de tissu universel. »

Marschner a commencé ses recherches sur les méthodes de rendu des tissus lorsqu'il est devenu professeur adjoint à Cornell en 2002. Son premier doctorant, Piti Irawan, Ph.D. '08, a développé une méthode simple qui modélisait la façon dont la lumière se réfléchit différemment sur les fibres à différents points de la surface du tissu.

Une simulation de velours datant de 2011. Crédit:Shuang Zhao/Fourni

Après avoir constaté que la structure fibreuse sous-jacente détermine l'apparence d'un tissu, Marschner a entrepris de modéliser les tissus de manière plus exhaustive. Avec Shuang Zhao (doctorant, promotion 2014) et  Kavita Bala , doyenne et professeure d'informatique, il a utilisé un scanner microCT pour imager les fibres tissées à l'échelle. Ce niveau de détail leur a permis de reproduire les tissus avec une plus grande précision, mais la numérisation était coûteuse et chronophage.

Finalement, ils ont optimisé le processus, ce qui leur a permis de se dispenser de scanner chaque tissu modélisé. Ce travail s'est transformé en un projet parallèle mené avec Brooks Hagan, professeur à la Rhode Island School of Design, permettant  aux décorateurs d'intérieur de visualiser les textiles en vue de la production de tissus sur mesure .

Parallèlement, le laboratoire de Marschner collaborait avec Doug James, alors professeur associé d'informatique à Cornell et aujourd'hui à Stanford, à la réalisation de simulations physiques de l'agencement des fils et des fibres dans les tissus tissés et tricotés, et de son impact sur leur apparence. L'équipe a progressé dans le rendu  des motifs sur les tissus tricotés et dans la prédiction de l'aspect final d'un motif tricoté une fois réalisé avec du fil. 

Dans une nouvelle étude menée en collaboration avec Andrea Weidlich,  chercheuse principale chez  NVIDIA, Yu a approfondi l'analyse en considérant l'interaction de la lumière avec le tissu, à la fois sous forme de rayons et d'ondes. Elle a modélisé les rayons lumineux réfléchis par les fibres – à l'instar du modèle initial d'Irawan – ainsi que les ondes lumineuses qui se courbent et se diffractent en traversant les espaces entre les fibres. Il s'agit du premier modèle de tissu prenant en compte l'optique ondulatoire, s'appuyant sur ses travaux récents de rendu de plumes irisées .

Au départ, elle a tenté de modéliser l'apparence du tissu entièrement à l'aide de l'optique ondulatoire, mais la simulation était trop gourmande en ressources de calcul. Elle a ensuite découvert que l'optique géométrique, environ mille fois plus rapide, permettait de générer efficacement la couleur moyenne du tissu et l'aspect des reflets. Elle pouvait ainsi réserver les simulations d'optique ondulatoire, plus lentes, au rendu de la lumière traversant le tissu par l'arrière, ainsi qu'aux subtils reflets, scintillements et imperfections qui confèrent aux images un réalisme saisissant.

Images de coussins en brocart datant de 2015. Crédit:Shuang Zhao/Fourni

Avec cette méthode, Yu doit simuler l'interaction de la lumière avec chaque nouveau type de tissu qu'elle modélise. Mais, à terme, elle espère utiliser l'intelligence artificielle pour s'affranchir de cette étape de simulation, rendant ainsi le modèle plus rapide et plus flexible.

Marschner estime que l'intégration de techniques d'IA générative sera essentielle pour une modélisation textile plus efficace dans l'industrie du jeu vidéo et de l'animation. Il en résultera des rendus de meilleure qualité, non seulement pour les films d'animation à gros budget, mais aussi pour des applications plus courantes, comme les jeux vidéo.

« Nous avons parcouru un long chemin depuis 2002 », a déclaré Marschner. « C'est amusant de repenser à certaines choses que nous trouvions vraiment réussies à l'époque. » 

https://news.cornell.edu/stories/2026/01/new-technique-puts-rendered-fabric-best-light