Il y a encore dix ans, il était difficile voire impossible pour un amateur de trouver sur le marché un scanner capable de numériser un objet tridimensionnel et moins encore animé et pouvoir l'imprimer en 3D. Aujourd'hui ce rêve devient réalité.
Il y a encore 5 ans, les seuls systèmes accessibles au public étaient les scanners à plat. Il fallait être un sacré bon programmeur pour convertir les images numérisées en 2D en objet 3D virtuel.
L'alternative était de vectoriser l'image dans un logiciel de DAO tel Adobe Illustrator ou de CAO tel AutoCAD ou SolidWorks et de les assembler ensuite manuellement, une tâche qui n'était pas à la portée du grand public.
Zhang Lab
Il y a encore 5 ans, les seuls systèmes accessibles au public étaient les scanners à plat. Il fallait être un sacré bon programmeur pour convertir les images numérisées en 2D en objet 3D virtuel.
L'alternative était de vectoriser l'image dans un logiciel de DAO tel Adobe Illustrator ou de CAO tel AutoCAD ou SolidWorks et de les assembler ensuite manuellement, une tâche qui n'était pas à la portée du grand public.
Zhang Lab
Une première ébauche de solution fut présentée en 2007. Les chercheurs du Laboratoire Zhang de l'Université d'Etat d'Iowa ont développé un scanner 3D capable de numériser des mouvements en temps réel (jusqu'à 30 fps).
Le résultat fut excellent mais ce travail était un projet scientifique. Bien qu'ils aient eu des contacts avec quelques développeurs de l'industrie des jeux vidéos, à ma connaissance ce projet n'a pas abouti à un produit commercial grand public.
David Laserscanner
Il faudra attendre 2010 et les kits de David Laserscanner (David 3D) pour voir la première application grand public et donc essentiellement ludique.
David propose un kit "3D Laser scanner" comprenant une webcam HD genre Logitech 9000 (HD), un laser et un logiciel de numérisation. La connexion avec l'ordinateur s'établit par un port USB 3.0.
Le kit de base ou Starter-kit permet de scanner en 3D des objets de 40 cm en 40 secondes avec une précision de 0.5%.
Le kit le plus avancé, SLS-1, scanne des objets mesurant jusqu'à 50 cm en un temps record variant entre 2 et 4 secondes avec une précision de 0.1%. Moyennant une reconstruction numérique, il est possible de scanner des objets plus grands.
Si ce produit est relativement simple à utiliser, il faut malgré tout calibrer le laser et ajuster la mise au point.
Les kits sont proposés entre 500$ et 2000$ (365€ - 1500€) selon les versions et les options et fonctionnent uniquement sur PC sous Windows. Un processeur cadencé à au moins 2 GHz est recommandé.
Trimensional
En 2011, Grant Schindler, chercheur au Georgia Institute of Technology développa une app pour l'iPhone 4 et iPad baptisée Trimensional.
Détail intéressant, ce programme permet de recréer l'objet numérisé grâce à une imprimante 3D.
C'est le même principe qui est utilisé pour fabriquer des motifs en relief (des portraits par exemple) dans des cubes en cristal.
Après un petit délai accordé aux développeurs pour peaufiner leurs nouveaux produits, en 2013 sont apparues de nouvelles applications très intéressantes. Cette fois on peut réellement considérer que la numérisation d'objets en 3D est accessible au grand public.
Matterform Photo 3D
Parmi ces applications innovantes, il y a le scanner Photo 3D de Matterform. Il s'agit d'une grosse mallette pesant 3 kg comprenant un plateau rotatif, un laser et un moteur à pas. Il permet de numériser en 3D des objets mesurant jusqu'à 25x18x19 cm en 3 minutes.
L'unité est alimentée en 5V et est connectée à l'ordinateur par un câble USB.
Les données peuvent être exportées dans les formats standards des logiciels de CAD/CAM en format objet (.OBJ), géométrie 3D (.STL) ou en nuage de points (.PLY).
Notons que le programme ne numérise pas la couleur des objets et scanne uniquement dans le plan horizontal, ce qui peut entraîner des pertes de données dans les plans occlus où le sujet se cache lui-même (par exemple certains plis, creux ou bosses).
Le programme de numérisation fonctionne sur PC, Mac et Linux et permet évidemment une impression 3D. Photo 3D est proposé à 579$ soit environ 425€ hors frais.
Matterform Photo 3D
Parmi ces applications innovantes, il y a le scanner Photo 3D de Matterform. Il s'agit d'une grosse mallette pesant 3 kg comprenant un plateau rotatif, un laser et un moteur à pas. Il permet de numériser en 3D des objets mesurant jusqu'à 25x18x19 cm en 3 minutes.
L'unité est alimentée en 5V et est connectée à l'ordinateur par un câble USB.
Les données peuvent être exportées dans les formats standards des logiciels de CAD/CAM en format objet (.OBJ), géométrie 3D (.STL) ou en nuage de points (.PLY).
Notons que le programme ne numérise pas la couleur des objets et scanne uniquement dans le plan horizontal, ce qui peut entraîner des pertes de données dans les plans occlus où le sujet se cache lui-même (par exemple certains plis, creux ou bosses).
Le programme de numérisation fonctionne sur PC, Mac et Linux et permet évidemment une impression 3D. Photo 3D est proposé à 579$ soit environ 425€ hors frais.
CADScan 3D
La solution la plus étonnante est proposée par la société britannique CADScan.
CADSan3D est constitué d'une boîte cubique contenant un plateau pouvant contenir n'importe quel objet jusqu'à 25 cm3.
Le scanner numérise l'objet en couleur avec une résolution de 0.2 mm. Il n'est pas nécessaire de calibrer l'installation ni d'effectuer aucun traitement d'image ou de manipulation. Vous posez l'objet sur le plateau, et le système s'occupe de le numériser dans tous les plans en quelques minutes. Ensuite c'est à vous de jouer !
CADSan3D est constitué d'une boîte cubique contenant un plateau pouvant contenir n'importe quel objet jusqu'à 25 cm3.
Le scanner numérise l'objet en couleur avec une résolution de 0.2 mm. Il n'est pas nécessaire de calibrer l'installation ni d'effectuer aucun traitement d'image ou de manipulation. Vous posez l'objet sur le plateau, et le système s'occupe de le numériser dans tous les plans en quelques minutes. Ensuite c'est à vous de jouer !
CADScan3D est proposé à 699£ ou 843€ hors frais.
Kinect + Artec Studio
Enfin, car il faut bien arrêter cette revue un moment, il y a le système de vidéo capture Xbox Kinect de Microsoft combiné par exemple au logiciel de CAO Artec Studio.
Ici on ne parle plus de scanner laser pour numériser l'objet mais on utilise simplement la caméra VGA du Kinect.
Pour des sujets ordinaires aux formes arrondies exposés à la lumière ambiante, la résolution varie entre 0.1 mm et 1 mm avec une précision variable qui oscille entre 0.1% et environ 5% si la numérisation est trop rapide.
Le logiciel permet de corriger en quelques clic de souris les différents plans numérisés avant de construire l'image en 3D pour lui appliquer ensuite des textures ou ce que vous voulez.
La manière de numériser l'image et de la traiter dépend du logiciel de CAO utilisé mais généralement le traitement initial est assez simple : on "filme" l'objet en déplaçant le Kinect autour de lui et immédiatement le logiciel capture l'image et la numérise. Vient ensuite l'étape de construction 3D spécifique à chaque programme.
Le Kinect est proposé à environ 100 € auxquels il faut ajouter le prix du logiciel de CAO. Dans ce cas-ci, Artec Studio revient à 499€.
Notons que Artec propose également plusieurs modèles de scanners 3D.
Parmi les produits similaires exploitant le Kinect on peut citer le logiciel ReconstructMe proposé à 179 € dont une démo est présentée sur YouTube.
ReconstructMe est intéressant car il permet de visualiser les objets 3D dans un navigateur web pour un prix très modeste.
Bien sûr il faut lui appliquer une texture et cela demande des compétences, mais sur le principe, les logiciels actuels le permettent et vous trouverez sur YouTube les tutoriels de bon nombre de logiciels de CAO.
Des applications à l'infini
Outre le secteur de l'imagerie de synthèse qui trouve aisément des débouchés dans l'audiovisuel (dessin animé, cinéma, publicité), on peut appliquer cette technologie au dessin industriel et à la fabrication d'objets sur des imprimantes 3D, qu'ils soient complets telles des figurines, des éléments décoratifs ou formant les pièces individuelles d'un assemblage.
A l'avenir, on peut imaginer que cela intéressera également les webmarchands, les industriels comme les sociétés vendant des instruments par exemple. Cette technologie permet aux clients ne pouvant pas se rendre dans la boutique ou ne pouvant pas disposer d'échantillon de voir l'objet sous tous les angles en complément de leurs spécifications et des photos habituelles.
On peut aussi imaginer utiliser la représentation 3D dans un cadre éducatif, pour illustrer des cours académiques comme cela existe en médecine pour l'étude de l'anatomie (combinée à un CT scan), du squelette, en archéologie, en zoologie marine, etc.
On peut aussi imaginer dans le futur une rubrique des petites annonces dans laquelle tous les objets mis en vente seraient présentés en 3D ou des musées dont le site web présenterait les collections en 3D.
Ainsi qu'on le constate, en quelques années la technologie des scanners 3D ainsi que des logiciels d'affichage en OpenGL ont progressé à pas de géants. Ce qui voici 10 ans n'était accessible qu'aux laboratoires de recherches et aux professionnels de l'imagerie et du cinéma peut dès demain se retrouver sur votre bureau.
Si le dessin de synthèse vous intéresse, je ne doute pas que vous trouverez des applications au scanner 3D. Si l'animation de synthèse vous passionne, ces outils vous offrent les moyens de concrétiser vos idées les plus débridées et de simple téléspectateur de dessins animés, devenir l'acteur de vos séries favorites ! Il n'y a plus qu'un pas à franchir pour produire vos propres animations 3D !
Mo3dLS
Il existe également la solution Mo3dLS dont vous trouverez les détails sur Kickstarter.
Le système basé sur un laser et un plateau rotatif est suffisamment souple pour scanner de gros objets en fonction de sa distance à la caméra qui peut être celle d'un smartphone ou toute autre caméra vidéo.
Après quelques réglages de mise au point et de contraste, la capture s'effectue en moins de 60 secondes et génère une image vectorielle qui nécessite très peu de traitements.
L'image numérisée peut être exportée dans les formats habituels .STL et .PLY et envoyée vers une imprimante 3D.
Développée pour smartphone, Mac et PC, l'application et le hardware sont proposés à 199$.
Le système basé sur un laser et un plateau rotatif est suffisamment souple pour scanner de gros objets en fonction de sa distance à la caméra qui peut être celle d'un smartphone ou toute autre caméra vidéo.
Après quelques réglages de mise au point et de contraste, la capture s'effectue en moins de 60 secondes et génère une image vectorielle qui nécessite très peu de traitements.
L'image numérisée peut être exportée dans les formats habituels .STL et .PLY et envoyée vers une imprimante 3D.
Développée pour smartphone, Mac et PC, l'application et le hardware sont proposés à 199$.
Kinect + Artec Studio
Enfin, car il faut bien arrêter cette revue un moment, il y a le système de vidéo capture Xbox Kinect de Microsoft combiné par exemple au logiciel de CAO Artec Studio.
Ici on ne parle plus de scanner laser pour numériser l'objet mais on utilise simplement la caméra VGA du Kinect.
Pour des sujets ordinaires aux formes arrondies exposés à la lumière ambiante, la résolution varie entre 0.1 mm et 1 mm avec une précision variable qui oscille entre 0.1% et environ 5% si la numérisation est trop rapide.
Le logiciel permet de corriger en quelques clic de souris les différents plans numérisés avant de construire l'image en 3D pour lui appliquer ensuite des textures ou ce que vous voulez.
La manière de numériser l'image et de la traiter dépend du logiciel de CAO utilisé mais généralement le traitement initial est assez simple : on "filme" l'objet en déplaçant le Kinect autour de lui et immédiatement le logiciel capture l'image et la numérise. Vient ensuite l'étape de construction 3D spécifique à chaque programme.
Le Kinect est proposé à environ 100 € auxquels il faut ajouter le prix du logiciel de CAO. Dans ce cas-ci, Artec Studio revient à 499€.
Notons que Artec propose également plusieurs modèles de scanners 3D.
Parmi les produits similaires exploitant le Kinect on peut citer le logiciel ReconstructMe proposé à 179 € dont une démo est présentée sur YouTube.
ReconstructMe est intéressant car il permet de visualiser les objets 3D dans un navigateur web pour un prix très modeste.
Bien sûr il faut lui appliquer une texture et cela demande des compétences, mais sur le principe, les logiciels actuels le permettent et vous trouverez sur YouTube les tutoriels de bon nombre de logiciels de CAO.
Des applications à l'infini
Outre le secteur de l'imagerie de synthèse qui trouve aisément des débouchés dans l'audiovisuel (dessin animé, cinéma, publicité), on peut appliquer cette technologie au dessin industriel et à la fabrication d'objets sur des imprimantes 3D, qu'ils soient complets telles des figurines, des éléments décoratifs ou formant les pièces individuelles d'un assemblage.
A l'avenir, on peut imaginer que cela intéressera également les webmarchands, les industriels comme les sociétés vendant des instruments par exemple. Cette technologie permet aux clients ne pouvant pas se rendre dans la boutique ou ne pouvant pas disposer d'échantillon de voir l'objet sous tous les angles en complément de leurs spécifications et des photos habituelles.
On peut aussi imaginer utiliser la représentation 3D dans un cadre éducatif, pour illustrer des cours académiques comme cela existe en médecine pour l'étude de l'anatomie (combinée à un CT scan), du squelette, en archéologie, en zoologie marine, etc.
On peut aussi imaginer dans le futur une rubrique des petites annonces dans laquelle tous les objets mis en vente seraient présentés en 3D ou des musées dont le site web présenterait les collections en 3D.
Ainsi qu'on le constate, en quelques années la technologie des scanners 3D ainsi que des logiciels d'affichage en OpenGL ont progressé à pas de géants. Ce qui voici 10 ans n'était accessible qu'aux laboratoires de recherches et aux professionnels de l'imagerie et du cinéma peut dès demain se retrouver sur votre bureau.
Si le dessin de synthèse vous intéresse, je ne doute pas que vous trouverez des applications au scanner 3D. Si l'animation de synthèse vous passionne, ces outils vous offrent les moyens de concrétiser vos idées les plus débridées et de simple téléspectateur de dessins animés, devenir l'acteur de vos séries favorites ! Il n'y a plus qu'un pas à franchir pour produire vos propres animations 3D !
Reste à capturer automatiquement les mouvements de cet objet et nous aurons concrétisé notre rêve.
Soyons encore un peu patient.
Soyons encore un peu patient.
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