Photogrammétrie et Scanning 3D : Guide complet pour créateurs numériques

La photogrammétrie a révolutionné la création 3D en permettant de transformer des photos ordinaires en modèles 3D détaillés. Cette technique, autrefois réservée aux professionnels disposant d’équipements coûteux, est aujourd’hui accessible à tous grâce à des logiciels puissants et abordables. Que vous soyez artiste, game designer, archéologue ou simple passionné, ce guide vous explique comment maîtriser la photogrammétrie pour enrichir vos projets créatifs.

Qu’est-ce que la photogrammétrie ?

Les applications sont nombreuses :

• Création d’assets pour jeux vidéo et VR
• Préservation numérique du patrimoine
• Modélisation de personnages et d’environnements pour le cinéma et l’animation
• Architecture et urbanisme
• Médecine et création de prothèses personnalisées
• Archéologie et recherche scientifique

Les logiciels de photogrammétrie

Plusieurs solutions logicielles permettent de transformer vos photos en modèles 3D. Voici les principales options, de la plus accessible à la plus professionnelle.

Meshroom : La solution open-source

Meshroom est une solution gratuite et open-source, idéale pour débuter. Développé par AliceVision, ce logiciel offre :

• Une interface relativement simple
• Un pipeline de reconstruction automatisé
• Des performances honorables pour un logiciel gratuit
• La compatibilité avec les principaux systèmes d’exploitation

Meshroom est particulièrement recommandé pour les débutants et les projets à budget limité. Si vous souhaitez vous lancer dans la photogrammétrie sans investissement initial, c’est par là qu’il faut commencer.

Metashape (anciennement Photoscan)

Metashape d’Agisoft est devenu une référence dans le milieu professionnel tout en restant accessible financièrement. Ce logiciel propose :

• Une grande précision de reconstruction
• Des outils d’optimisation avancés
• Un workflow complet, de l’alignement des photos jusqu’à l’export du modèle texturé
• Des options d’automatisation et de traitement par lots

Metashape existe en version Standard et Professional, cette dernière offrant des fonctionnalités avancées comme la classification du nuage de points, la création de modèles numériques de terrain ou l’exploitation des données GPS.

Reality Capture

Reality Capture s’est imposé comme l’un des outils les plus rapides et précis du marché. Ses points forts :

• Vitesse de traitement exceptionnelle
• Qualité de reconstruction supérieure
• Outils d’édition intégrés
• Capacité à gérer des projets massifs avec des milliers de photos

Son modèle d’abonnement ou de paiement à la demande le rend désormais plus accessible aux créateurs indépendants.

Autres alternatives

D’autres solutions méritent votre attention selon vos besoins spécifiques :

• 3DF Zephyr : Propose une version gratuite limitée et des versions payantes avec plus de fonctionnalités
• ReCap Photo d’Autodesk : S’intègre parfaitement avec les autres logiciels Autodesk
• Regard3D : Alternative open-source à considérer

Comment capturer des photos pour la photogrammétrie

La qualité de votre modèle 3D final dépend principalement de celle de vos photos sources. Voici les principes à respecter pour obtenir les meilleurs résultats.

Le matériel recommandé

Un équipement de base pour la photogrammétrie comprend :

• Un appareil photo avec réglages manuels (DSLR ou mirrorless idéalement)
• Un objectif de qualité (évitez les zooms de qualité médiocre)
• Un trépied stable
• Éventuellement un plateau tournant pour les petits objets
• Un éclairage contrôlable et uniforme

Pour de petits objets, même un smartphone récent peut donner de bons résultats si les conditions d’éclairage sont optimales.

Techniques de prise de vue

Pour les objets

1. Placez l’objet sur un fond neutre et non réfléchissant (idéalement mat)
2. Éclairez de façon uniforme pour éviter les ombres dures
3. Prenez des photos tous les 10-15 degrés autour de l’objet (environ 24-36 photos pour un tour complet)
4. Réalisez plusieurs passes à différentes hauteurs
5. Assurez-vous d’un chevauchement d’au moins 60-70% entre les photos adjacentes
6. Capturez tous les détails importants avec des prises de vue rapprochées

Pour les environnements

1. Planifiez votre parcours pour couvrir l’ensemble de la zone
2. Maintenez un chevauchement constant entre les photos
3. Évitez les mouvements brusques pour garder des photos nettes
4. Prenez des photos à différentes hauteurs si possible
5. Intégrez des éléments de référence d’échelle si nécessaire

Réglages recommandés

Pour des résultats optimaux :

• Profondeur de champ maximale : utilisez une ouverture entre f/8 et f/11
• ISO bas (100-400) pour éviter le bruit numérique
• Vitesse d’obturation suffisante pour éviter le flou de bougé
• Balance des blancs constante (évitez l’automatique)
• Format RAW si possible pour plus de flexibilité en post-traitement
• Mise au point manuelle fixe pendant toute la séance

Workflow complet de photogrammétrie

Préparation des photos

Avant de les importer dans votre logiciel de photogrammétrie :

1. Triez vos photos pour éliminer celles qui sont floues ou mal exposées
2. Effectuez des corrections basiques : exposition, contraste, balance des blancs
3. Exportez en format JPEG de haute qualité ou TIFF
4. Redimensionnez si nécessaire pour les très grandes résolutions

Traitement dans Metashape ou Meshroom

Le workflow standard comprend généralement ces étapes :

1. Importation des photos
2. Alignement des caméras et création d’un nuage de points clairsemé
3. Génération d’un nuage de points dense
4. Création du maillage (mesh)
5. Génération des textures
6. Optimisation et nettoyage du modèle
7. Export vers le format souhaité (OBJ, FBX, etc.)

J’explique en détail ce processus dans mes articles sur Meshroom et Metashape.

Intégration avec Blender

Une fois votre modèle 3D généré par photogrammétrie, Blender devient un outil précieux pour l’optimiser et l’intégrer dans vos projets.

Importation et optimisation

1. Importez votre modèle dans Blender (formats OBJ ou FBX recommandés)
2. Nettoyez la géométrie superflue ou problématique
3. Réduisez le nombre de polygones avec le décimation modifier ou le remeshing
4. Corrigez les normales si nécessaire
5. Optimisez les UV maps pour améliorer les textures

Pour les modèles destinés aux jeux vidéo ou applications en temps réel, il est souvent nécessaire de réduire drastiquement le nombre de polygones tout en préservant les détails visuels via les normal maps.

Les addons Blender pour la photogrammétrie

Plusieurs addons Blender spécialisés pour la photogrammétrie peuvent améliorer votre workflow :

• Photogrammetry Importer : facilite l’importation des projets depuis divers logiciels de photogrammétrie
• NeuroMorph : parfait pour les applications scientifiques
• Bake My Scan : automatise l’optimisation des scans 3D
• Instant Meshes Remesher : permet de retopologiser rapidement les modèles complexes

Ces outils spécialisés peuvent considérablement accélérer votre processus de post-traitement.

Applications pratiques

Création d’assets pour les jeux vidéo

La photogrammétrie est devenue incontournable dans l’industrie du jeu vidéo pour créer des environnements photoréalistes. Des titres comme « The Vanishing of Ethan Carter », « Star Wars Battlefront » ou « Red Dead Redemption 2 » l’utilisent extensivement.

Pour les développeurs indépendants, cette technique permet de :

• Créer rapidement des textures et matériaux ultra-détaillés
• Capturer des objets réels pour les intégrer au jeu
• Produire des environnements crédibles avec un budget limité

Préservation du patrimoine

La photogrammétrie joue un rôle crucial dans la conservation numérique du patrimoine culturel :

• Documentation précise d’artefacts historiques
• Préservation numérique de sites archéologiques
• Création de visites virtuelles de monuments
• Restauration virtuelle d’objets endommagés

Cette application prend une importance particulière face aux menaces que représentent les conflits, le changement climatique ou simplement le temps qui passe.

VFX et cinéma

Dans l’industrie du film, la photogrammétrie permet de :

• Créer des doublures numériques d’acteurs
• Capturer des décors réels pour les étendre virtuellement
• Reproduire des objets physiques pour les intégrer aux scènes CG
• Faciliter le matchmoving et le tracking

Défis et solutions

Surfaces problématiques

Certaines surfaces posent des défis particuliers en photogrammétrie :

• Surfaces réfléchissantes (métal, verre) : utilisez un spray mat temporaire ou photographiez dans des conditions qui minimisent les reflets
• Surfaces transparentes : traitez-les comme pour les surfaces réfléchissantes
• Surfaces uniformes sans texture : ajoutez des marqueurs temporaires ou utilisez un projecteur de motifs
• Objets très fins : multipliez les angles de prise de vue et utilisez des paramètres d’alignement plus sensibles

Optimisation pour différentes plateformes

Selon la destination de votre modèle 3D, les exigences d’optimisation varient :

• Jeux mobiles : visez moins de 10K polygones et des textures compressées
• Jeux PC/console : entre 20K et 100K polygones selon l’importance
• VR/AR : optimisez pour la performance (15-30K polygones) mais gardez une bonne qualité visuelle
• Film/Rendu offline : peu de limitations, mais organisez proprement votre géométrie

L’avenir de la photogrammétrie

La technologie continue d’évoluer rapidement dans ce domaine. Les tendances à surveiller incluent :

• L’intégration de l’IA pour améliorer la reconstruction et nettoyer automatiquement les modèles
• La photogrammétrie en temps réel via smartphones et appareils mobiles
• L’amélioration de la capture de matériaux au-delà de la simple couleur (propriétés physiques)
• La fusion avec d’autres technologies comme le LIDAR et la réalité augmentée

Conclusion

La photogrammétrie a démocratisé la création de modèles 3D photoréalistes, rendant accessible à tous ce qui était autrefois le domaine exclusif de studios disposant d’équipements coûteux. Que vous soyez artiste indépendant, développeur de jeux, chercheur ou simple passionné, cette technologie ouvre des possibilités créatives sans précédent.

Avec les logiciels comme Meshroom et Metashape, combinés à la puissance de post-traitement de Blender, vous disposez d’un arsenal complet pour créer des assets 3D de qualité professionnelle à partir du monde qui vous entoure.