Plusieurs logiciels ayant chacun plusieurs fonctions avec divers formats permettant de passer d’un logiciel à l’autre.
On distingue ceux qui servent à créer un modèle 3D par photogrammétrie des logiciels de traitement des modèles 3D, de préparation d’impression 3D (slicer/trancheur)
Voir aussi un début de Lexique
L’ordinateur doit avoir une forte puissance de calcul et une bonne carte graphique qui est plus ou moins sollicitée
Logiciel de photogrammétrie
La construction du modèle sur ordinateur comprend généralement 4 étapes
- Alignement : détermination de points caractéristiques présents sur 2 photos ou plus, positionnés dans l’espace et servant à déterminer les positions des prises de vue (pour un stéréoscopiste, ce sont les points homologues caractéristiques).
- Nuage dense de points (dense cloud) : détermination d’un grand nombre de points à partir du modèle précédent
- Maillage (mesh) : à partir du nuage dense, des algorithmes déterminent un ensemble de triangles.
- Texture (habillage) avec des morceaux d’images pour les appliquer aux triangles.
Certains logiciels peuvent mieux traiter que d’autres certaines étapes, et être combinés, mais on ne traite ici que l’enchainement des étapes par un même logiciel
Panorama général :
voir tableau en annexe et page de Peter Falkingham : Revue des logiciels de photogrammétrie gratuits et commerciaux, 2020 ; y compris tests avec un même jeu de prises de vues (53 jpeg d’environ 4Mo à partir Sony à 16Mpx)
https://peterfalkingham.com/2020/07/10/free-and-commercial-photogrammetry-software-review-2020/#more-2853
COLMAP gratuit
documentation excellente (en): https://colmap.github.io/
Peter Falkingham : « Ce logiciel est génial. Cela a pris un peu plus de temps que certains des autres que j’ai testés, mais le modèle final était absolument complet.
« La seule chose qui manque est que le processus de maillage ne produit pas de texture, mais applique plutôt des couleurs à chaque sommet.
François Lagarde : je n’ai pas réussi à le faire fonctionner entièrement, message sur problème CUDA (GPU de carte graphique), je ne peux exclure qu’il manquait une mise à jour du pilote de la carte graphique (cela n’a pas gêné Metashape)
Meshroom (de Alice Vision) gratuit
Peter Falkingham :
+ Interface vraiment sympa
+ Paramètres extrêmement personnalisables
+ Bons résultats
– Assez lent sur les paramètres par défaut
– Mais changer les paramètres nécessite pas mal de connaissances
– Potentiellement pas aussi robuste aux images sans données EXIF (mais pas encore testé pour cela)
– Manque de fonctionnalités de masquage par ex. Numérisation photographique.
François Lagarde : comme pour COLMAP je n’ai pas réussi à le faire fonctionner entièrement, message sur problème CUDA (GPU de carte graphique), je ne peux exclure qu’il manquait une mise à jour du pilote de la carte graphique (cela n’a pas gêné Metashape)
Edouard Barrat : j’ai rapidement éliminé, utilisation excessive de la mémoire, il m’a planté 2 PC
Metashape (de Agisoft):
Un mois d’essai gratuit, Standard Edition à $ 179 + TVA ; il existe « education discount »
+ : support fish-eye / import direct de vidéo (extrait des frames)
+ : affichage stéréo anaglyphe et compressé dessus-dessous et côte-à-côte
Paramétrer dans Tools > Preferences > General > « Stereoscopic display : Anaglyph / Hardware / Vertical split / Horizontal split » (2versions de compressé : Vertical = dessus-dessous, Horizontal = côte-à-côte)
Basculer stéréo/mono par touche 9 ou Model > view mode > stereo mode
Peter Falkingham :
« Reality capture » peut battre Metashape en vitesse, mais « Reality capture » coûte plus cher par mois que Metashape au total (au moins avec une remise éducative), et limite toujours le nombre de photos. 3DF Zephyr est bon, mais limite encore une fois le nombre de photos au même type de prix que l’édition standard Metashape. Meshroom est gratuit, mais il est loin d’être aussi rapide que Metashape. Je suis assez serré et j’utilise bien Meshroom, mais honnêtement, il y a une proposition de valeur claire à acheter Metashape.
François Lagarde : essais avec une dizaine de sculptures de 32 à 97 photos et un intérieur complexe avec 231 photos. Metashape a reconnu ma carte graphique ; rapidité, ergonomie : OK ; affichage stéréo (anaglyphe, SBS) ; petites animations qui peuvent être sauvegardés en fichier mp4, mais avec une croix jaune de repère au milieu !
3DF ZEPHYR
+ : réalisation de vidéos et « smartsnap » ( 2D ?)
+ : import direct de vidéo (limité à 500 frames, version Lite)
+ : téléchargement direct sur YouTube et sur Sketchfab
Mais, pour l’affichage stéréo et la création de vidéo 3D : à partir de quelle version ?
Versions
- « Full 3DF Zephyr features comparison » https://www.3dflow.net/3df-zephyr-feature-comparison/
– Free, limitée à 50 images sources et single GPU pour CUDA
– Lite, €149.00+vat : limitée à 500 images sources et double GPU pour CUDA
– Complète avec abonnement mensuel de €250.00 + vat
– Complète avec licence perpétuelle à €3900.00 + vat
L’item « Video making & smartsnap » est cochés dans toutes les versions avec ce pop-up :
“Create beautiful videos of your reconstructed 3D model directly with Zephyr: path animation, HD resolution and frame rate settings (including glorious 60fps) are included. 3DF Zephyr encodes video in the most common formats using ffmpeg. You do not need an external frame grabber: from the interface you can add keyframes from any position, set the desired times and perform smooth animations.”
François Lagarde : animation OK, mais pas d’affichage stéréo sur version Free ou Lite (essai version Lite, Options > onglet Stereo Display : “This version of Zephyr does not support stereographic display”
Edouard Barrat : « 3DF Zephyr est le meilleur »
Peter Falkingham : Si cette version « Lite » n’était pas limitée à 500 photos, je dirais que c’était un excellent choix si vous cherchez à acheter un logiciel de photogrammétrie. Il produit un maillage plus agréable que Metashape, mais cela prend plus de temps – du moins sur cet ensemble de données – que Metashape ou Reality Capture.
Logiciel de traitement de modèle 3D après création par photogrammétrie
Pour manipuler des modèles 3D, les retoucher, créer des animations 3D, on ne peut se limiter aux logiciels de création de modèles par photogrammétrie. Le plus souvent.
Cependant, il n’est pas impossible que des logiciels complets et onéreux permettent d’enchainer une animation et un production de vidéo 3D à la suite de la création du modèle ( ? 3DF Zephyr ?)
Dans l’article « Image Numérique » de Wikipédia on trouve une liste de logiciels libres et propriétaires pour la 3D (https://fr.wikipedia.org/wiki/Image_num%C3%A9rique). Tous ne sont pas étudiés ici
Blender
Blender (https://www.blender.org/) est un logiciel libre de modélisation, d’animation par ordinateur et de rendu en 3D, (cf. https://fr.wikipedia.org/wiki/Blender )
Il propose des fonctions avancées de modélisation (dont la sculpture 3D, le texturage et dépliage UV, etc.), d’animation 3D (rigging, blend shapes), et de rendu (sur GPU comme sur CPU). Il gère aussi le montage vidéo non linéaire, la composition, la création nodale de matériaux, ainsi que diverses simulations physiques telles que les particules, les corps rigides, les corps souples et les fluides. Ses capacités sont par ailleurs très extensibles, grâce à un système de greffons (addons).
Blender est puissant, donc complexe et nécessite de l’apprentissage
Heureusement il y a beaucoup de tutoriels , voir notamment https://cloud.blender.org/training/
Sur YouTube chercher « blender tutorial francais » Exemple chaine de Mykol avec playlist « Débuter sur Blender » (11 vidéos d‘une dizaine de minutes https://www.youtube.com/user/OhMykol )
Sur le site du SCF : des renseignements pour transfert d’un modèle depuis un logiciel de photogrammétrie, l’affichage stéréo, la réalisation d’animation (publication en cours, septembre2021)
Comment fermer son mesh avec blender c’est à la position 25 :40 du tuto :
« Comment transformer photos et vidéos en objet 3D – Tutoriel meshroom version 2019 photogrammétrie » https://youtu.be/oWvm9X3qzaQ (30mn, avec liens dans commentaire
Pour le nettoyage, il utilise Blender dont il suppose qu’on le connait et explique comment fermer son mesh avec blender cf 25 :40
Playlist complète de l’auteur Rolyans sur photogrammétrie en français, avec le tuto complet séparé en 5 parties : https://www.youtube.com/playlist?list=PLgba9ebd8Ps1c6BUH4oXQ_yu2A5owgFyg
FreeCAD
https://www.freecad.org/ documentation : https://wiki.freecad.org/Main_Page/fr
logiciel libre et open source, de modélisation 3D , modélisations volumique, fonctionnelle et surfacique.
Modélisation volumique traditionnelle : on utilise des primitives simples, comme les cubes, les sphères et les cylindres ; que l’on va transformer à l’aide d’opérations booléennes, pour créer des solides plus complexes.
Modélisation fonctionnelle : on utilise des fonctions qui modifient la géométrie d’un objet, ex: chanfrein, arrondi..
Modélisation surfacique ex : création de surfaces à partir d’arêtes, alignement de la courbure des faces voisines, contrainte des surfaces sur des courbes et des sommets supplémentaires, extension de face, …
MeshLab https://www.meshlab.net/
Système open source pour le traitement et l’édition de maillages triangulaires 3D.
Il fournit un ensemble d’outils pour l’édition, le nettoyage, la réparation, l’inspection, le rendu, la texturation et la conversion des maillages. Il offre des fonctionnalités pour le traitement des données brutes produites par les outils/appareils de numérisation 3D et pour la préparation des modèles pour l’impression 3D.
Meshmixer
Logiciel de modélisation 3D (classique à maillages triangulaires) permettant de mixer, sculpter, remodeler des surfaces, combinant deux modèles ou plus entre eux.
Utilisé par Edouard B. du SCF
? SketchUp,? site d’hébergement de modèle 3D, serait aussi un « logiciel de modélisation 3D, d’animation et de cartographie orienté vers l’architecture » selon https://fr.wikipedia.org/wiki/SketchUp
« La version 7.1 disponible en français, propose notamment l’intégration direct de texture issu de Google Street View (2008). Le téléchargement de la version gratuite n’est plus anonyme (2014)
« Sketchup peut exporter ses modèles aux formats COLLADA (.dae) et Keyhole Markup Language compressé (.kmz) afin de les intégrer sur Google Earth.
« La puissance des deux logiciels a pour but, à long terme, de modéliser le monde, en 3D via l’utilisation des technologies web.
« Acheté par Trimble (cf. https://fr.wikipedia.org/wiki/Trimble_(entreprise))
Associé à 3D Warehouse : la plateforme des projets Sketchup
Maya de Autodesk
Logiciel d’animation, de modélisation, de simulation et de rendu 3D :
https://www.autodesk.fr/products/maya/overview
2226€/an, mais version d’évaluation gratuite avec watermark
3ds Max de Autodesk
Logiciel de rendu et de modélisation 3D pour la visualisation de conception, les jeux et l’animation
https://www.autodesk.fr/products/3ds-max/overview
2226€/an, version d’évaluation gratuite avec watermark
Un cas d’utilisation signalé : création de visites virtuelles 3D détaillées
Andrey Plaksin nous plonge dans des visites virtuelles 3D immersives conçues avec 3ds Max, dont : Exploring the Tomb of Nefertari, cité dans article Lettre de décembre 2021 page 4)
Pour retoucher les modèles ,?
ZBrush de Pixologic, sculpture numérique : https://pixologic.com module : Dynamesh Complet : 39.95$/mois, 895$ achat | ZBrushCore 9.95$/mois, $179 .95 achat | ZBrushCoreMini… completely free
« With ZBrushCore you can sculpt, paint and create nearly anything you might imagine » . https://zbrushcore.com/ https://zbrushcore.com/compare.php
Voir utilisation dans : « Scan 3D de mon fils, Sculpture 3D, Impression 3D en métal avec du filament Bronze ! » https://www.youtube.com/watch?v=dIWZI9P9a2U 22:22 Français
Il cite aussi :
Netfabb Basic d’Autodesk, nettoyage de STL (Free Trial) : https://www.autodesk.com/products/net…
Simplify3D, slicer : https://www.simplify3d.com/
Pour créer des visites virtuelles ?
Unity est un moteur de jeu multiplateforme (smartphone, ordinateur, consoles de jeux vidéo et Web) développé par Unity Technologies. Il est l’un des plus répandus dans l’industrie du jeu vidéo, aussi bien pour les grands studios que pour les indépendants du fait de sa rapidité aux prototypages et qu’il permet de sortir les jeux sur tous les supports.
Version Unity Pro : $1,800 /an.
Il y a une licence gratuite dite « Personal » avec quelques limitations de technologie avancée au niveau de l’éditeur, mais sans limitation au niveau du moteur.
https://store.unity.com/fr/products/unity-personal
https://store.unity.com/fr/download-nuo
Unreal Engine, moteur de jeu vidéo : Est-il compatible avec modèles 3D ? (wikipédia)
Wikipédia : l’Unreal Engine est axé sur la CSG (la géométrie de construction de solides) soustractive à l’inverse du quake engine, basé sur la géométrie additive. En résumé, pour construire un univers dans le quake engine, les éléments sont ajoutés au vide (un peu comme l’on construirait une maison en ajoutant des briques). Dans l’unreal engine, le monde est plein au départ et le designer creuse dans celui-ci pour créer son univers.
Sketchfab : possibilité d’annoter un modèle , le clic sur une puce numéroté affiche le modèle avec un point de vue spécifié
Pour impression 3D : Slicer(Trancheur)
Un slicer (trancheur ou logiciel de découpage en tranches) est un logiciel de conversion d’un modèle d’objet 3D en instructions spécifiques pour une imprimante 3D.
Généralement les logiciel disponibles couvrent les conversions pour les principales marques d’imprimante 3D (à filament au moins, pour la technologie à résine : se renseigner)
Le logiciel sur PC (Windows, macOS, Linux) prépare des commandes pour l’imprimante 3D, ces commandes sont transmises généralement par par Micro USB / TF Card
Deux logiciels gratuits : télécharger et installer sur PC,
Cura : https://ultimaker.com/fr/software/ultimaker-cura4
Creality Slicer : https://creality-slicer.fr.uptodown.com/windows (spécifiquement préconisé pour type de matériel Creality – Ender…)
Simplify3D, un slicer professionnel https://www.simplify3d.com/ licence à 199$ (au bout de 2 semaines ont peut le rejeter et se faire rembourser)
Intervient sur : structures de soutien optimales, prise en charge des modèles beaucoup plus complexes et précis que les autres logiciels, mode de prévisualisation avancé…
Formats et types de fichiers
Un format de fichier 3D :
- encode les informations géométriques d’un modèle et le rend lisible sur ordinateur.
- socke les informations de texture et de matériau d’un modèle dans le fichier ou séparément..
- peut sauvegarder les données de la scène, emplacement dans lequel l’objet 3D apparaît.
- peut prendre en charge le montage ou l’encodage d’animations.
.obj Le maillage de surface n’est pas limité aux facettes triangulaires.
Les informations de texture et de couleur peuvent être codées par ce format ; ces informations sont stockées dans un (des) fichier(s) différent(s)avec une bibliothèque de modèles de matériaux ou un fichier d’extension « .mtl » listant ces fichiers.
L’animation de quelque nature que ce soit n’est pas prise en charge par Obj. Encodage binaire, ainsi que ASCII,
COLLADA (.dae): informations sur la géométrie, les matériaux, la texture, l’animation, mais aussi la cinématique et la physique des modèles. Format ouvert basé sur le XML utilisé pour l’échange de données entre nombreux logiciels. SketchUp, Blender, Maya, Google Earth, Metashape, Zephyr.
Il contient notamment la référence au(x) fichier(s) de texture (souvent un .jpg dans nos essais) sans besoin de fichier lien (.ml) comme pour le .obj.
.gltf (GL Transmission Format, en JSON) Les éléments externes comme les images (texture) sont stockés dans des fichiers externes référencés via l’URI. Ces URI sont stockés avec le conteneur GLB ou intégrés directement dans le JSON à l’aide d’URI de données.
glTF a été conçu pour obtenir une petite taille de fichier, un chargement rapide, une représentation complète de la scène 3D et une extensibilité. Sketchfab peut exporter en glTF
.glb est la version binaire (compressée) du glTF, il est couramment utilisé sur internet pour le WebGL, cf. importateur par des fonctions de Three.js
.stl orienté impression 3D : maillage de surface externe ,fermée, sans couleur, ni texture.
(STL pour STereo-Lithography).
Le fichier STL décrit un objet par sa surface externe ; surface nécessairement fermée et définie par une série de triangles (ou de facettes).
Ne contient pas d’informations sur la couleur, la texture ou autres paramètres usuels
.fbx (abréviation de FilmBoX) Le format utilise un modèle orienté objet, permettant de traiter le mouvement et la 2D, la 3D, l’audio et la vidéo.
utilisé pour assurer l’interopérabilité entre les applications de création de contenu numérique ? quid des textures ?
La géométrie du modèle ainsi que la couleur, la texture et d’autres attributs liés à l’apparence sont pris en charge par FBX. Les morphings ainsi que les animations par squelette sont également pris en charge. Les fichiers ASCII ainsi que les fichiers binaires bénéficient d’une prise en charge étendue.
VRML and X3D formats à explorer pour WEB (https://fr.wikipedia.org/wiki/Extensible_3D )
Voir : http://x3dom.org/docs/dev/tutorial/index.html
Le langage de modélisation de réalité virtuelle (VRML) est un format de fichier pour la représentation d’objets du monde 3D interactifs sur le World Wide Web (www). Il trouve son utilisation dans la création de représentations tridimensionnelles de scènes complexes telles que des illustrations, des définitions et des présentations de réalité virtuelle.
https://www.wiley.com/legacy/compbooks/vrml2sbk/toc/toc.htm
3DS (du logiciel Autodesk 3D Studio) Fichier binaire qui stocke plusieurs morceaux organisés dans une structure hiérarchique (arborescence type XML) Chaque morceau stocke des informations relatives aux formes, à l’éclairage et aux informations de visualisation qui, ensemble, rendent la scène. ? texture, matériau ?
IGES : Industries de l’ingénierie et de la défense.),
AMF =STL + texture, matériau, couleur, … implémentation partielle, lente),
STEP : industries aéronautique, automobile, construction),
3MF pour imprimante 3D, développé pour réduire les problèmes notables de STL, considéré comme le format idéal pour les futurs projets d’impression 3D..
Sources :
10 Best File Formats Used In Various Industries (2021) : https://professional3dservices.com/blog/3D-file-formats.html
https://docs.fileformat.com/3d/
Lexique
Perspective /orthographique
Basemap = fond de carte
blending = mélange (de 2 éléments de texture ?)
chunk = morceau
edges = côtés ou arêtes
manifold = ?
non manifold edges = arêtes non multiples = arêtes ne correspondant qu’à un triangle ?
non manifold vertices = sommets non multiples = sommets ne correspondant qu’à un triangle ?
mesh = réseau maillé (ensemble de triangles avec côtés (edges) et sommets (vertices) jouxtant d’autres triangles)
mesh decimation = décimation de maillage (simplification d’une représentation)
morphing : Le morphing est un effet appliqué à deux images ou deux vidéos. Il permet de passer de l’une à l’autre par transformation fluide, dans un temps que l’on peut définir.
morph geometrie := ? transformation en passant d’un maillage à l’autre ?
PBR = Physically Based Rendering, le Rendu Physique Réaliste en infographie 3D. https://fr.wikipedia.org/wiki/Rendu_physique_r%C3%A9aliste
L’albédo (pouvoir réfléchissant), la rugosité, et le caractère métallique sont des propriétés de matériau souvent utilisées pour ce type de rendu
pipeline = séquence linéaire de modules spécialisés
quad = représentation en 4 zones rectangulaires , une par projection selon les 3 axes (x,y,z) et une à partir d’une direction arbitraire
Rigged geometries = squelette numérique lié à la géométrie (maillage ?)
sketch signifie croquis en anglais
Slicer (trancheur ) = logiciel de découpage en tranches : logiciel de conversion d’un modèle d’objet 3D en instructions spécifiques pour une mprimante 3D.
tie points = points d’attache = points caractéristiques positionnés dans l’espace grâce à leur repérage sur plusieurs photos = permettent de positionner exactement les différentes prises de vues
“UV Layers” = couches UV , « UV » fait référence à l’ensemble de coordonnées qui mappe une image 2D sur une géométrie 3D
vertices =sommets
Tableau des logiciels pour photogrammétrie (2020) – blog de Peter Falkingham
– Certains logiciens ne font pas toutes les étapes (alignement, texture)
– Des temps d’exécution très divers, de moins de 3 minutes à une heure pour un même objet simple à partir de 53 photos.
– Qualité des résultats : de pauvre à excellent !
Ce tableau ne traite pas de l’aval : interventions complémentaires sur le modèle, publication/présentation
