50 000 photos et des années de travail pour une ronde monumentale

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Denis Pontonnier a récemment achevé la création d’un moyen métrage atypique : La ronde des saison et son animal totem nous invite en effet à vivre, durant 52 minutes, une année de l’existence de la cathédrale de Bourges. De quoi cotoyer ce monument dont la construction a débuté en 1195 au fil des mois et des saisons, mais aussi découvrir ses alentours et la vie qui y règne.

Ce projet a nécessité plusieurs années de labeur, avec notamment un gigantesque travail de reconstruction par photogrammétrie : 50 000 photos prises en l’espace de 3 ans qu’il a fallu ensuite traiter, de multiples modèles à corriger, remodeler, affiner, avant de pouvoir enfin les mettre en scène dans un film qui mêle prises de vue réelles et rendu 3D.

Nous vous invitons à découvrir les coulisses de cette ronde en compagnie de son réalisateur…

3DVF : Denis Pontonnier, vous avez réalisé « La ronde des saisons et son animal totem », un projet atypique centré sur une cathédrale gothique… Pour commencer, quel est votre parcours, et pourquoi avoir lancé ce projet ?

Denis Pontonnier : Formé au cinéma à l’Ecole Louis Lumière, j’ai travaillé comme opérateur de prise de vue, réalisateur, sur des films institutionnels, documentaires et quelques fictions.
Intéressé depuis longtemps par l’image de synthèse, d’abord hors de portée, j’ai fait mes débuts en autodidacte au milieu des années 90, j’ai eu la chance de pouvoir réaliser mes premières simulations virtuelles broadcast pour un documentaire TV sur les chauve-souris (“La vie à l’envers”, séquences primées au festival Imagina 1999).
J’ai persévéré dans ce type de réalisation pour la télévision, produite à Bourges (à deux pas de la cathédrale) pendant quelques années.
Ne voyant que peu d’évolution possible vers la création d’un véritable studio, j’ai prolongé mon exploration avec des recherches de développement et de codage de plugins pour le logiciel Lightwave3D.
J’ai proposé un ensemble assez large d’outils freeware et c’est devenu mon activité principale.

J’avais évoqué mon désir de modéliser la cathédrale, après qu’elle ait été classée au patrimoine mondial par l’UNESCO, mais mes premiers tests de photogrammétrie, sans les algorithmes actuels, ont vite modéré mon ambition.
Il y a une dizaine d’année, le médiéviste Andrew Talon a procédé à un scanning laser scientifique complet de la cathédrale, comme pour Notre Dame de Paris, un nuage de quelques milliards de points, j’ai vite compris que ce modèle de recherche ne serait sans doute pas accessible au public, ou en tous cas serait très lourd à manipuler pour obtenir un maillage ou procéder à sa réduction ou extraire des textures.
Pour ma part j’aspirais à élaborer un projet esthétique ou artistique, plutôt que didactique.
L’arrivée d’une gamme abordable de logiciels de photogrammétrie avec reconnaissance des pixels d’une série de photos, m’a ouvert la porte.

3DVF : Si le film contient des images réelles, il s’appuie aussi sur un modèle 3D de la cathédrale de Bourges et de son environnement. Un travail considérable a été accompli pour le créer, avec notamment plusieurs dizaines de milliers de photos… Concrètement, comment avez-vous organisé et géré une capture aussi massive ? Quelle stratégie et outils avez-vous ensuite utilisés pour la reconstruction par photogrammétrie ?

Environ 50000 photos sur 3 ans, par session d’environ 250/300 photos par session, toute la photogrammétrie a été gérée avec le logiciel Photoscan d’Agisoft (rebaptisé Metashape), très efficace avec l’utilisation du GPU, au final j’ai cassé un appareil photo et ma carte graphique a rendu l’âme après le film.
Le logiciel gère l’alignement des caméras/photos, produit un nuage de points, puis un maillage et l’extraction de texture.
J’ai commencé par générer un premier portail, qui a servi de référence pour aligner tout le reste…
Pour chaque bloc, un modèle haute résolution comme base et pour capturer ultérieurement des normal maps, un modèle réduit par décimation pour extraire les géométries des parties sculptées. Toutes les parties planes ou simplement profilées comme les arcades ou ornements répétitifs ont été remodelés sur un calque par-dessus le scan réduit.

Les deux parties assemblées sans couture sont rendues homogènes par le baking de texture effectué dans lightwave sur une autre UV Map avec moins de coutures et optimisation de l’espace.
J’ai suivi une procédure particulière pour les arbres et la végétation, avec mon plugin DP Verdure pour générer des arbres, à partir de leur forme globale, connectés par la suite au scan 3D, utilisant mon propre instanceur aux cotés de l’instanceur natif de Lightwave, pour la distribution des plantes et de l’herbe.
Le modèle entier, cathédrale extérieure, intérieure ainsi que les quartiers environnants a été orienté et mis aux dimensions réelles, pour pouvoir y appliquer une simulation d’éclairement solaire avec DP Sunsky (Hosek model) et les personnages animés.

3DVF : Il a donc fallu retravailler les différents éléments issus de la photogrammétrie : corriger les erreurs, défauts de reconstructions, zones non photographiées… Une tâche là encore imposante. Comment l’avez-vous abordée ?

L’absence de point de vue élevé peut être compensée en partie par des points de vue éloignés en longue focale, mais il y a nécessairement des limites à vouloir capturer un monument de cette taille sans l’aide d’un drone.
La tour nord accessible au public offre un point de vue intéressant pour des panos 360 et l’environnement, j’avais quelques souvenirs d’une visite exceptionnelle avec un guide dans les coursives élevées.

J’ai consulté plusieurs livres et une série de panoramas réalisés par Andrew Tallon, ces éléments ont servi de base pour recréer certains dallages élevés ou pour approximer les parties inaccessibles ou invisibles au public.

Page suivante : suite de l’interview avec défis techniques, rendu/compositing, tournage des prises de vue réelles…