Le scan 3D par lumière structurée se démocratise : voici comment vous lancer

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Cet article est sponsorisé par Revopoint

Le scan 3D est une technique désormais très courante dans de nombreux domaines, des effets visuels au patrimoine en passant par le design. Mais ces techniques peuvent intimider les personnes qui débutent : dans cet article, nous vous expliquerons pourquoi et comment le scan 3D s’est imposé, et comment studios, artistes peuvent se lancer à un coût raisonnable.

Scan 3D : de lointaines origines

Le scan 3D n’a rien de nouveau. Les premiers scanners 3D sont apparus dans les années 60. Dès 1972, Ed Catmull et Fred Parke numérisent la main de Catmull avant de l’animer en 3D.
Au fil des années, les approches se multiplient : scan par laser, lumière structurée, photogrammétrie, LiDAR… Des avancées rendues possibles à la fois pas l’invention de nouvelles approches, les progrès techniques, mais aussi la chute des coûts associés.

La photogrammétrie se popularise

La photogrammétrie est un très bon exemple de cette évolution. Le principe de base (utiliser des photos pour effectuer des mesures) est très ancien : dès 1851, Aimé Laussedat s’était intéressé aux possibilités offertes par l’appareil photo (alors argentique) pour la cartographie. Le principe fut d’ailleurs utilisé en ce sens au début du 20ème siècle, la cartographie devenant un enjeu majeur pour les nations, y compris sur le plan militaire.
A partir des années 60, l’émergence de l’informatique et l’envoi de sondes spatiales rend cette technique encore plus pertinente. Enfin, depuis une quinzaine d’années, on assiste à une démocratisation massive de cette approche : les appareils photos numériques, l’augmentation de la puissance des CPUs puis GPUs ont rendu la photogrammétrie particulièrement abordable. D’où son adoption par de nombreux secteurs, comme les effets visuels, le jeu vidéo.

D’autres méthodes ont suivi ce chemin : le LiDAR est par exemple disponible sur certains modèles de smartphone. Les résultats restent cependant limités en termes de qualité et précision pour le moment.

La lumière structurée désormais accessible

La lumière structurée a mis du temps à suivre le même chemin. Dans les années 2010, on trouvait par exemple des outils permettant d’utiliser un vidéoprojecteur du commerce pour capturer la forme d’un objet, mais la procédure était fastidieuse, chère (il fallait le matériel nécessaire, parfois en modifiant le vidéoprojecteur si l’on voulait capturer de petits objets), et nécessitait de capturer de nombreuses passes pour ensuite les assembler. Un travail très laborieux.
En parallèle, des scanners à lumière structurée efficaces et fonctionnels existaient depuis longtemps, mais nécessitaient un investissement lourd. Sans compter la prise en main délicate. Studios, entreprises préféraient donc souvent passer par des prestataires.

Ci-dessus : Revopoint MIRACO.
Ci-dessous : de multiples scans 3D créés avec le Revopoint MIRACO. Ce scanner peut être utilisé sur des objets de tailles variées, et propose un design tout en un. Les scans peuvent être traitées sur ordinateur pour plus de précision et à l’aide du logiciel Revo Scan, le mode de reconstruction avancée étant recommandé plus plus de contrôle et de détails.
La distance de numérisation recommandée est de 100 à 1000mm.

Autrement dit, entre des solutions abordables mais demandant beaucoup de temps, et d’autres très onéreuses, la lumière structurée était encore « en retard » sur d’autres méthodes de scan 3D.

La situation a évolué de façon très nette ces dernières années. Plusieurs constructeurs, comme Revopoint, ont écouté les demandes du marché et mis au point des scanners compacts, très abordables (à partir de quelques centaines d’euros). Grâce aux avancées technologiques, la lumière structurée devient réellement accessible aux artistes et studios, sans avoir à faire d’investissement lourd ou à passer par une entreprise spécialisée chaque fois qu’ils souhaitent utiliser cette technique.
Mieux encore : avec les progrès informatiques, finies les longues sessions d’assemblage de passes dont se souviennent les gens qui ont expérimenté il y a une quinzaine d’années. Désormais, on dispose d’un aperçu temps réel, les frames s’assemblent automatiquement, et avec le logiciel Revo Scan de Revopoint, par exemple, on peut même fusionner en quelques clics plusieurs passes. Créer ses premiers scans est rapide, et on peut progresser rapidement.

Pourquoi des scanners 3D abordables transforment l’industrie

L’arrivée de scanners à lumière structurée à bas prix peut sembler anodine, mais elle a un grand potentiel de disruption, pour plusieurs raisons.

• Tout d’abord, la photogrammétrie montre ses limites dans certaines situations : obtenir la géométrie d’un objet réfléchissant ou transparent sera par exemple complexe, alors que du spray pour scan 3D (très abordable) ou même de la fécule de maïs permettront de capturer ce même object facilement avec un scanner à lumière structurée. Par ailleurs, si le lieu est sombre et que rajouter de la lumière est impossible ou interdit (par exemple dans une église, ou un musée), la photogrammétrie devient peu pratique, alors que la lumière structurée capture parfaitement la géométrie. Enfin, pour un objet avec une couleur uniforme comme un élément de voiture, la lumière structurée sera bien plus efficace.
  En bref : la lumière structurée vient apporter une réelle plus value dans de nombreuses situations.

• Par ailleurs, un scanner 3D à lumière structurée est calibré et produit d’emblée des modèles à l’échelle, là où la photogrammétrie nécessitera un workflow qui peut être complexe, des repères pour l’échelle, etc.
  Ces étapes supplémentaires prennent plus de temps et des erreurs humaines peuvent se glisser dans le processus, diminuant la précision. Le workflow simple mais précis de la lumière structurée est donc un vrai avantage pour de nombreux domaines : impression 3D, patrimoine, rétro-ingénierie, scan en vue de la réparation d’une pièce, etc.

• La portabilité : les scanners 3D low cost sont très compacts, et peuvent facilement s’utiliser en déplacement, par exemple chez un client, sur un plateau de tournage, dans les réserves d’un musée.
  Mieux encore : avec les dernières générations de scanner 3D à lumière structurée, comme les Revopoint INSPIRE, POP 3, RANGE 2, il est possible de scanner sans ordinateur à proximité, en connectant le scanner à une batterie externe compacte et à un smartphone sous iOS, Android.
  Enfin, certains appareils sont même totalement autonomes, comme le Revopoint MIRACO, qui intègre écran, batterie, processeur et stockage. L’outil parfait à glisser dans son sac.

Autrement dit : la lumière structurée est efficace, précise (jusqu’à 0,02mm pour un Revopoint MINI 2 par exemple), et peut s’utiliser dans des situations où la photogrammétrie ne s’applique pas.
Les dernières générations de scanners, avec centrale inertielle et logiciel avancé, sont de plus en plus intuitives, facilitant la prise en main pour les débutants.

Même pour les studios et artistes utilisant déjà la photogrammétrie, elle mérite que l’on s’y intéresse : par exemple pour pouvoir scanner des objets difficiles à numériser par photogrammétrie, ou en combinant les deux approches.

On se retrouve finalement dans la même situation qu’à l’arrivée de la motion capture abordable qui a permis à des studios d’en utiliser sans disposer d’installation complexe et onéreuse. Davantage d’artistes, studios et entreprises de différents secteurs vont pouvoir utiliser la lumière structurée, avec de nouveaux cas d’usage.
On peut par exemple imaginer :

• un musée qui pourra enfin numériser ses collections, malgré un budget limité. Un Revopoint MIRACO permettra par exemple de partager des modèles 3D des collections en ligne, sans avoir à faire appel à une entité tierce au matériel très haut de gamme ;
• des studios d’effets visuels qui numériseront des assets sans passer par un prestataire externe ;
• de la rétro ingénierie bien plus abordable ;
• de nouvelles opportunités pour les personnes ayant créé une entreprise autour de la vente d’impression 3D, et cherchent de nouveaux modèles à proposer ;
• la possibilité, avec le Revopoint RANGE 2, de scanner facilement des humains, par exemple pour en faire des MetaHumans à l’aide des outils d’Epic Games. Parfait pour créer des doublures numériques utilisables en effets visuels, pour un studio de jeu vidéo, ou encore dans de l’animation 3D. Et avec les outils de motion capture disponibles pour les Metahumans, animer les modèles sera un jeu d’enfant.
  Vous pouvez découvrir ci-dessous un exemple d’humain scanné avec un scanner Revopoint, transformé en MetaHuman. Le lip-sync a été effectué avec NVIDIA Audio2Face et un fichier audio, en quelques clics.

• Les expériences de réalité virtuelle et mixte sont un autre champ d’application pour les scans 3D. On peut facilement transformer ces scans en fichiers USDZ (par exemple en les mettant en ligne sur Sketchfab, ou à l’aide des outils Substance d’Adobe) pour ensuite les afficher avec le Vision Pro d’Apple. On peut même, avec ce casque, ancrer les scans dans l’espace 3D de son salon pour les admirer !
  A noter également, Apple fournit un outil dédié, le Reality Composer Pro, pour développer et créer des spatial apps pour VisionOS. Il est donc possible d’utiliser des scans 3D au sein d’expériences immersives complètes.
  Les utilisateurs avancés et studios peuvent donc utiliser le scan 3D pour créer des assets, puis développer facilement jeux et applications pour l’Apple Vision Pro.

Artistes, passionnés voulant transformer le scan 3D en petite entreprise, studios souhaitant se lancer à moindre coût, secteurs du patrimoine, design, VFX, animation… De nombreux publics pourront bénéficier de ces nouveaux outils.

Quel avenir pour le scan 3D ?

On l’a vu, les progrès effectué ces dernières années rendent bien plus accessibles des technologies de scan 3D autrefois hors de prix. Sans compter la facilité d’usage qui a nettement progressé.

L’élargissement des cas d’usage et du public ciblé, grâce à l’amélioration des scanners disponibles et la baisse des prix, nous réserve de belles surprises pour les années à venir. Et l’amélioration régulière des scanners, avec des entreprises comme Revopoint qui rivalisent d’imagination pour améliorer le hardware mais aussi le logiciel associé, promettent des améliorations continues.

Alors n’hésitez pas vous aussi à vous lancer. Le tableau qui suit présente la gamme Revopoint. Vous trouverez plus de détails sur le site officiel Revopoint:

• Revopoint MIRACO.
• Revopoint RANGE 2.
• Revopoint POP 3.
• Revopoint MINI 2.
• Revopoint INSPIRE.
• Official website.

	MIRACO	RANGE 2	POP 3	MINI 2	INSPIRE
Usage	Objets de taille petite à grande	Objets de grande taille	Objets de taille moyenne	Objets petits à très petits	Objets de taille moyenne
Scan couleur / résolution de la caméra RGB	Oui, 48 Megapixels	Oui, 2 Megapixels	Oui, 1 Megapixel	Oui, 2 Megapixels	Oui, 1 Megapixel
Modes de scan	Continu, Single Shot	Continu	Continu	Continu	Continu
Scan en extérieur (par temps couvert)	Oui	Oui	Oui	Non	Oui
Point fort	Le flagship de la gamme. Scanner autonome, très versatile, grand écran.	Parfait pour les gros objets et les humains.	Un bon scanner pour les objets de taille moyenne.	La solution idéale pour les petits objets ou si vous avez besoin d’un maximum de précision.	Le plus abordable : un bon choix pour débuter.