APPORT CRITIQUE SUR LES MATÉRIELS ET LOGICIELS 3D

Ce guide met en avant les deux principales techniques de numérisation 3D utilisées de nos jours pour la reconstruction d’un modèle 3D sur base d’un modèle réel, soit par mesures directes (lasergrammétrie) soit par mesures indirectes (photogrammétrie). Ces techniques, bien que différentes, sont toutes deux basées sur l’extraction de données géométriques et/ou colorimétriques à l’aide de capteurs, actifs dans le cas des lasers, ou passifs dans le cas des photographies. S’il peut y avoir des contre- indications pour l’utilisation d’une de ces techniques en fonction de l’échelle, de la complexité, des matériaux et de l’environnement direct ou indirect de l’objet patrimonial à relever, il faut considérer ces techniques comme complémentaires. En effet, corollairement aux exigences en termes de résolution, précision, exhaustivité du relevé, l’utilisation de plusieurs techniques peut être requise. Une fois les données collectées, une succession plus ou moins importante d’étapes sera généralement nécessaire pour générer le modèle final qui pourra être décliné en différents livrables 2D ou 3D. Un premier objectif a donc été de fournir une synthèse des outils et des technologies, d’offrir un point de vue sur les matériels, les logiciels et les pratiques employées le plus communément au sein de nos structures et disciplines respectives. Cet objectif a bien été mené sous réserve d’une non-exhaustivité tant il était utopique et fastidieux d’y référencer les spécificités propres à chaque membre. Une première étape a nécessité un travail de recensement et d’inventaire des solutions matérielles et logicielles utilisées au sein du Consortium 3D. Le choix a ensuite été fait de capitaliser les informations sur les méthodes et pratiques partagées, en accord avec l’état de l’art technologique et scientifique en matière de modélisation et numérisation 3D.

Le deuxième objectif a été d’inclure un apport critique sur les « Matériels et Logiciels » afin de restituer un retour sur expérience objectif dans l’utilisation de ces outils. C’est la raison pour laquelle, au-delà de la structuration et de l’énumération de spécificités techniques, ce livrable comporte des informations essentielles et des recommandations dans le cadre spécifique de la modélisation/numérisation 3D appliquée sur des objets patrimoniaux. Le troisième objectif a été celui d’exercer une veille technologique primordiale dans un domaine qui évolue très rapidement. Ce travail, effectué sur une période quadriennale, nous a permis de prendre le recul et la distance critique nécessaire au sein d’une offre matérielle et logicielle en pleine expansion. Par conséquent, à défaut d’exhaustivité notre travail répertorie les outils offrant à la fois la stabilité et la maturité requises pour une utilisation courante au sein de notre communauté. En quatre ans seulement, de nombreuses technologies matérielles ou logicielles se sont en effet retrouvées désuètes (scanner à triangulation optique) ou marginales (photomodélisation) ; remplacées par d’autres nouvelles, innovantes et prometteuses. Cette évolution croissante et soutenue de l’ensemble de Nous espérons que ce guide « Logiciels et Matériels » ainsi que ses annexes offre une approche alliant didactique et précision technique nécessaire pour diffuser au sein de la sphère du patrimoine numérique les points théoriques essentiels pour une bonne pratique/utilisation des objets numériques patrimoniaux.

Cette problématique aurait pu faire l’objet d’un volet voire d’un atelier thématique dédié malgré la difficulté d’aborder ce sujet d’une grande complexité. Il convient tout d’abord de spécifier et d’accepter que malgré la haute précision des technologies actuelles, tout modèle 3D est par essence imparfait. Que l’on se réfère aux données brutes issues du capteur jusqu’à sa formalisation finale, un certain degré d’incertitude est inhérent à l’objet numérique. De nos jours, un modèle issu d’une numérisation 3D ne restitue que l’apparence visuelle de l’objet, selon les conditions d’éclairage d’un moment donné. Ces notions de précision et d’incertitude sont relatives au matériel mobilisé pour la phase d’acquisition et aux processus de traitements logiciels qui ont suivi, et qui peuvent altérer la qualité géométrique et/ou colorimétrique. Pour être validé d’un point de vue géométrique, le modèle 3D doit être correctement référencé (dimension/échelle, orientation spatiale) par le biais de mesures directes ou balises topographiques (réalisées avec une station totale). On parle dès lors de plusieurs sortes de géoréférencements, arbitraires ou relatifs (sans support métrique), globaux (dans le cas où la scène est géométriquement cohérente sur l’échelle et l’orientation avec l’espace réel) ou absolus (dans ce cas, les coordonnées sont référencées au sein d’un référentiel spatial conventionnel de type GPS / WGS). On distingue les points d’appui ou de référence et les points de contrôle. On utilise assez fréquemment les termes anglophones de « Ground Control Points » (GCPs) et « Checkpoints ». Les GCPs permettent de valider les écarts métriques au sein du référentiel spatial global ou absolu alors que les points de contrôle permettent seulement d’évaluer les déformations 3D locales du modèle. La redondance des points entre les points topographiques et ceux du nuage de points généré par photogrammétrie ou lasergrammétrie permettent de contrôler la qualité du modèle 3D.