Le fonctionnement de la technologie de scan 3D pour les besoins du cinéma

Jérôme Battistelli, dont nous détaillons en fin d’entretien le parcours, a rejoint l’équipe de Be4Post en octobre 2017. Devenu superviseur du département de scan 3D, il nous livre ici ses méthodes.
2_-Jérôme Battistelli nous présente le fonctionnement du scan 3D.jpg

 

Peux-tu nous décrire le fonctionnement du Lidar ?

L’appareil utilisé par Be4Post est le Faro Focus S150. Il capte des points jusqu’à une distance de 150 mètres ; il fonctionne par impulsions laser. Le laser de classe 1 (invisible et inoffensif pour l’œil humain) passe par le miroir avec un mouvement de rotation très rapide. Ce modèle, captant jusqu’à 976 000 points par seconde, les capture avant de les enregistrer. Grâce à une rotation sur 360 degrés, l’appareil permet de reconstituer l’environnement sous forme de nuages de points. À la fin, on obtient un fichier propriétaire décrivant un nuage de points qui servira de base de travail pour créer un objet 3D et reconstituer un environnement.

Les fichiers obtenus restent assez légers (car ce sont des définitions de points qui sont enregistrées), l’enregistrement se fait sur carte SD. Sur des projets « habituels » les fichiers manipulés pèsent environ 2 Go (selon la définition choisie) ; les fichiers pèsent 300 à 400 Mo par point de mesure. La station de scan capte ce qu’elle a en vision directe ; pour compléter les manques il est nécessaire de prévoir un plan de travail et de déplacer le scanner sur plusieurs points de mesure.

 

 

Est-ce toi qui prépares le plan de travail de manière intuitive ?

Oui, il n’y a pas d’outils dédiés pour réaliser le plan de travail, j’améliore mon savoir-faire grâce à l’expérience engrangée au cours des précédentes prestations, je cerne ainsi mieux les difficultés et les bonnes pratiques.

 

 

Une icône wi-fi est sérigraphiée sur l’appareil, est-ce pour le piloter ou pour récupérer les infos ?

Il y a plusieurs manières de faire. On peut le piloter via son smartphone, le lancer, l’arrêter, tout en évitant, grâce à l’application, d’être dans le champ ; et c’est surtout très pratique quand on le place sur des pieds plus hauts. On peut également relier le scanner à un ordinateur portable via wi-fi et ainsi récupérer les données pendant que l’appareil est en fonctionnement pour commencer à traiter les données brutes, et à associer les différentes positions au fur et à mesure.

 

 

Quels sont les réglages disponibles ?

On peut régler la résolution et un paramètre de qualité très utile en cas de présence de matières réfléchissantes (les gaines par exemple). À une distance de dix mètres de la cible, en résolution 1/2 (choix entre 1/2, 1/5, 1/10…), l’appareil mesure un point tous les 3,1 mm, et à vingt mètres un point tous les 6 mm ; ensuite on a une taille de scan qui est de 20 000 x 8 000 points et cela nous donne la quantité de points par position. Le paramètre de qualité autorise plusieurs passages du scanner, qui a tendance à éclater à la surface de la matière, la multiplication des passages permettant le calcul d’une moyenne plus précise pour définir la position du point.

L’appareil fonctionne en deux étapes distinctes : au premier passage le scanner capte le nuage de points et donc la géométrie de la scène, et ensuite l’appareil est équipé d’un capteur photographique qui entre en action pour obtenir la couleur et la projection des textures. Le scanner fournit un fichier en niveau de gris, puis se sert des photos qu’il projette sur le nuage de points pour le coloriser. Ensuite, lorsque l’on reconstruit l’objet 3D, on projette à nouveau les photos dessus. Un mode HDR permet également le réglage de plusieurs expositions (intérieur/extérieur) ; plusieurs petites photos sont stitchées pour créer ce qu’on appelle une HDRI à 360 °. C’est cette photo 360 ° qui est collée sur le nuage de points. Vu le nombre de photos associées, le capteur n’a pas besoin d’être hyper précis ; ici les photos servent à coloriser le scan.

À la base, le Lidar n’est pas forcément prévu pour l’audiovisuel (il est initialement utilisé pour scanner des usines) ; c’est pour cela que lorsqu’on souhaite une meilleure qualité de capteurs, on fait de la photogrammétrie, qui apporte beaucoup plus de qualité, car réalisée à partir d’appareils photos reflex. On aura peut-être une évolution des capteurs dans ce genre d’appareils. En fait dans nos travaux on associe les résultats de deux outils : les nuages de points colorisés obtenus par les scanners avec des photos de boîtiers.

Dans les parties les plus complexes, je réalise un maximum de photos perpendiculairement aux objets pour aider le logiciel à associer les scans et les photos et replacer les photos dans l’espace. Je vais venir quadriller chaque plan de la pièce et les objets complexes à part. Ensuite avec les données du Lidar et les photos, le logiciel recrée un espace 3D avec les nuages de points Lidar augmenté dans l’espace par les photos qu’il arrive à associer. Ensuite à partir des seules informations du Lidar je reconstruis ma pièce en 3D ; j’utilise alors les photos de mon appareil que je projette pour obtenir les textures.

 

 

Comment effectues-tu cette opération ?

Je le fais avec un logiciel de photogrammétrie ; certains intègrent dorénavant cette possibilité. Depuis quelques temps il est également possible d’intégrer les plans de vol des drones ; le logiciel récupère les informations de placement via les logs ou les métadonnées des photos.

 

 

LE PARCOURS DE JÉRÔME BATTISTELLI

« Ma formation a débuté à Arles grâce à l’école d’animation 3D et d’effets spéciaux, MoPA (ex. Supinfocom). Malgré ma passion pour la 3D, mon fort intérêt pour le tournage m’a amené à me diversifier, je voulais éviter de me restreindre à travailler toute la journée derrière un ordinateur. J’ai alors contacté des directeurs photo, des assistants caméra, et on m’a orienté vers le métier de DIT. J’ai eu l’occasion de faire des tournages en tant que data manager et assistant DIT ; c’est un milieu que l’on n’apprend pas à l’école, j’ai fait une formation aux Lapins Bleus Formation et un stage chez RVZ pour appréhender la caméra et le matériel lié au tournage.

 » Après quelques tournages et un peu d’expérience, Matthieu et l’équipe de Be4Post m’ont présenté le projet de département de scan 3D et j’ai été séduit par cette possibilité de lier mes deux passions. Ce rapprochement va devenir de plus en plus évident, c’est d’autant plus vrai aux États-Unis grâce aux blockbusters, mais cela arrive également en Europe et en France. Les premiers mois au sein de Be4Post ont été consacrés à la R&D et au développement. Nos outils de travail l’exigent pour appréhender leur utilisation dans une configuration de tournage de cinéma ; il nous a fallu transformer une machine de géomètre en machine pour les studios VFX. »

 

 

Extrait de notre article paru pour la première fois dans Mediakwest #31, p.12/14. Abonnez-vous à Mediakwest (5 numéros/an + 1 Hors-Série « Guide du tournage ») pour accéder, dès leur sortie, à nos articles dans leur intégralité.