Qu’est-ce que la numérisation 3D ?

La numérisation 3D est une technique qui, par l’utilisation d’un scanner 3D, va capturer la forme d’un objet. En d’autres termes, ce scanner 3D capture les données du réel et les transforme en informations virtuelles. La donnée prélevée peut provenir d’un espace, d’un objet ou encore d’un bâtiment.

Nous pouvons à ce jour comptabiliser 5 techniques de numérisation 3D :

  • La photogrammétrie
  • Le scan 3D par triangulation laser
  • Le scan 3D par contact
  • La lumière structurée
  • L’impulsion laser

Ces catégories technologiques dépendent de principes physiques bien différents.

Numérisation 3D: laser scanner 3D

Les techniques de numérisation 3D:

La photogrammétrie

Selon Maurice CARBONNELL – ingénieur général géographe, la photogrammétrie est « l’ensemble des techniques qui permettent de déterminer la forme, les dimensions et la position d’un objet (au sens le plus large du terme) à partir de perspectives de cet objet enregistrées photographiquement. »

En d’autres termes, cette technique utilise la parallaxe obtenue entre des images acquises selon différents points de vue, afin d’obtenir les mesures d’une scène.

Par une modélisation rigoureuse et une acquisition de la géométrie des images, la photogrammétrie est capable de restituer une copie de la réalité. Et ce, sous sa forme 3D la plus exacte.

Le scan 3D par triangulation laser

Cette technique de numérisation 3D repose sur un calcul trigonométrique. Les propriétés d’une surface scannée en 3D sont obtenues par la déviation d’un rayon laser. Le rayon est projeté afin que sa trajectoire soit étudiée. La triangulation laser nécessite la combinaison de trois éléments : un émetteur laser, une caméra et un objet physique à numériser.

Le scan 3D par contact

Est une technique par laquelle il est possible de déduire des informations et créer un modèle 3D, en effectuant plusieurs mesures sur une surface. Ces mesures sont effectuées par contact, soit, en touchant la surface. C’est une technologie de type « palpeur », utilisée pour sa haute précision, notamment dans des milieux industriels.

La lumière structurée

Cette technique consiste à projeter une frange de lumière sur une surface à scanner en 3D. La déformation de l’espace physique est à observer à l’aide d’une caméra. Le modèle 3D s’obtient par le calcul des distances entre les différents points.

L’impulsion laser

Est une technique de scan 3D liée à une notion de durabilité. Son calcul dépend du laps de temps que met le laser à parcourir un trajet entre deux points: du laser jusqu’à la surface, en intégrant la mesure du trajet retour.

Le scanner laser 3D est donc le « matériel de télémétrie dont le fonctionnement est basé sur l’émission d’un rayonnement laser avec un faisceau d’émission très étroit. » (Clément Valente – expert en construction numérique).

Un scanner laser 3D sera toujours composé d’un système laser, d’un télescope et d’une chaîne de traitement. Ces composants permettent d’émettre une onde lumineuse, de la récolter, puis de quantifier le signal reçu.

Aujourd’hui, bien que de nombreuses techniques de modélisation 3D soient disponibles, la méthode la plus efficiente – en termes de rapidité et de simplicité, reste celle des lasers scanners 3D.

Les données numérisées vont permettre la formation d’un modèle 3D, que l’utilisateur pourra modifier, retoucher, et même imprimer en 3D. Ainsi, la recréation d’objet à l’identique devient possible et accessible.

Mais cette numérisation 3D, à qui sert-elle ?

Nous vous en avons déjà parlé, et nous ne cessons de le faire ! Ces progrès technologiques ont un impact phénoménal sur une multitude de secteurs: ils permettent de révolutionner leur domaine, que ce soit celui de la culture, de la construction, de l’art, de la restitution de patrimoine, la formation digitale, ou encore de nombreux autres.

La simulation virtuelle à son apogée grâce à la numérisation 3D

Le célèbre simulateur de vol Microsoft Flight Simulator rendu ultra réaliste par la numérisation 3D.  

A travers un réalisme quasi parfait, le studio Asobo offre une expérience optimale du pilotage d’avions. Un projet épatant, qui doit sa réussite au laser scanning !

Fig 1: L’avancée technologique de Microsoft Flight Simulator : du premier au dernier opus

Dans Microsoft Flight Simulator, rien n’est laissé au hasard : les utilisateurs survolent des villes photogrammétriques et développent des plans de vols adaptés aux conditions météorologiques. Un polissage du réalisme qui prend tout son sens dans le domaine de l’aviation, où le moindre détail doit être fidèle aux spécifications de l’environnement. Une expérimentation se devant d’être quasiment impeccable puisque la majorité des joueurs sont des experts.

Le rôle des scanners 3D

Avec plus d’un million de joueurs et 26 millions de vols effectués, l’expérience est offerte grâce à l’utilisation de technologies de scan 3D Art’ec. Le scanner 3D Artec Leo a permis de reproduire des cockpits extrêmement réalistes afin que les utilisateurs soient en parfaite immersion dans cet univers. L’objectif est de proposer une expérience digitale inoubliable !

Microsoft Flight Simulator: numérisation 3D
Fig 2: cockpit de Microsoft Flight Simulator

Les scanners 3D Leo ont la faculté d’être portables et faciles à utiliser : ils n’ont pas besoin d’être connectés à un ordinateur et affichent directement sur leur écran la surface scannée en 3D.

De par cette technologie, Asobo a scanné des avions – des voltiges biplaces aux gros porteurs, en soulignant chaque détail : les divers fuselages, les trains d’atterrissage et les éléments d’un cockpit.

Selon Nicolas Favre – artiste véhicule chez Asobo Studio, sans cette technologie « il aurait été difficile et bien plus long de restaurer un tel niveau de précision, notamment au niveau des multiples boutons présents dans un cockpit ».

Pour Gabriel Turot – artiste automobile au studio Asobo, « Le scan 3D a généré un gain de temps important et nous a permit d’éviter certaines étapes de vérification de la part des différents aviateurs qui ont du donner leur accord et valider nos travaux. Les technologies de scan 3D nous ont permis de passer directement à l’étape de modélisation, tout en gagnant en crédibilité et en confiance auprès des fabricants qui voient la fidélité des avions et des cockpits utilisés dans notre jeu vidéo. »

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Un gain de temps et un couronnement du réalisme offert par la numérisation 3D !

Le numérisation 3D élargie le champ des possibles, en offrant des prouesses sur le réalisme et donnant accès à de nouvelles données, qu’il était auparavant impossible d’imaginer ! Peu importe la finalité, qu’elle soit liée à des besoins professionnels ou à une ouverture culturelle, la technologie 3D ouvre les frontières du monde de demain !

Et si à présent vous souhaitiez visualiser, exploiter et partager cette technologie ?

Finalement, que pensez-vous de ces technologies de numérisation 3D ?
Donnez votre avis en commentaires !

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