Photogrammétrie et scan 3D pour le mapping : la méthode complète

La photogrammétrie et le scan 3D produisent la même chose : un relevé numérique d'un lieu, précis, à l'échelle, qu'on peut ouvrir sur son ordinateur des mois après être passé sur place. La photogrammétrie reconstruit ce relevé à partir de photos. Le scanner laser le mesure au faisceau. Les deux finissent en nuage de points, puis en modèle 3D exploitable. Ce guide traite un angle précis : la photogrammétrie et le scan 3D appliqués au video mapping et à la projection, pas au relevé de géomètre, pas au BTP, pas à l'impression 3D. La plupart des ressources en ligne parlent de topographie ou de patrimoine. Ici, le but final n'est pas une mesure, c'est une image qui tombe pile sur un mur.

Je prépare des projets de mapping depuis 15 ans. Le Museum of Art and Light au Kansas couvre 3 400 m² avec 108 projecteurs et 28 serveurs Modulo ; l'Arc de Triomphe en 2020, c'était 15 projecteurs Barco pilotés sur Modulo Player Pro ; le réseau Culturespaces, sept sites de projection permanente. Sur aucun de ces projets on n'a mesuré un mur au mètre ruban. Un scan raté, c'est une semaine de calibration en plus sur site. Un bon scan, c'est 80 % du projet réglé depuis le bureau. La différence tient dans la méthode, pas dans le prix du scanner.

Ce pilier suit la chaîne complète, dans l'ordre où je la fais : choisir la technologie de captation, le logiciel, la captation sur site, le nuage de points, la retopologie, la texture, et l'import dans le média serveur. Chaque étape a son guide détaillé ; celui-ci les relie.

Photogrammétrie ou scanner laser : la même finalité, deux méthodes

La question qui revient en premier, c'est « photogrammétrie ou scanner laser ». La bonne réponse dépend de ce que vous projetez dessus.

Le scanner laser (Leica, Faro, Trimble) envoie un faisceau et mesure le temps de retour. Il donne une géométrie précise au millimètre, insensible à la lumière, y compris dans le noir. C'est le réflexe pour un intérieur de musée, une salle, un volume architectural où les cotes doivent être justes.

La photogrammétrie reconstruit le volume à partir de photos qui se recouvrent : un logiciel corrèle les points communs entre les images et en déduit la profondeur, à la manière de la vision humaine. Elle brille sur la couleur et la texture, coûte une fraction du prix d'un scanner laser (un reflex ou un drone suffit), mais elle est sensible à la lumière et aux surfaces uniformes. Sur une façade extérieure prise au drone, elle est souvent le meilleur compromis. L'IGN décrit la méthode et son histoire depuis Aimé Laussedat en 1849, si le fond théorique vous intéresse.

Pour le mapping, le critère n'est pas « lequel est le plus précis dans l'absolu ». C'est : quelle est la taille du pixel projeté sur la surface, et à quelle distance le public le regarde. Un mapping de façade vu de l'autre côté d'une place tolère un relevé au centimètre. Un objet mappé qu'on approche à un mètre exige le sub-millimètre. Le détail du choix, station laser contre drone contre lumière structurée, est dans le guide choisir son scanner 3D pour le mapping.

Choisir le logiciel de photogrammétrie

Si vous partez sur la photogrammétrie, le logiciel fait la moitié du résultat. Trois familles dominent le champ appliqué au spectacle.

RealityScan, l'ex-RealityCapture racheté par Epic Games, reconstruit vite des maillages détaillés à partir de photos et de scans laser mélangés, et il est gratuit sous un certain seuil de chiffre d'affaires. Agisoft Metashape est le cheval de trait des géomètres et des équipes patrimoine, très contrôlable. Meshroom (open source, moteur AliceVision) dépanne sans budget mais demande une bonne carte graphique et de la patience.

Le vrai sujet n'est pas « lequel est le meilleur », c'est « lequel produit un mesh que votre média serveur digère ». Un logiciel qui sort 8 millions de triangles magnifiques est inutile si Modulo Kinetic rame dessus. Le comparatif détaillé, avec les formats d'export et les pièges de licence, est dans logiciels de photogrammétrie pour le mapping.

La captation : scanner un bâtiment ou un lieu

Sur site, le scan fonctionne par stations. Chaque station est un relevé à 360° depuis un point fixe : le scanner tourne sur lui-même et capture tout ce qui l'entoure en une à trois minutes. On déplace la machine, on recommence. La règle qui ne bouge jamais : chaque point de l'espace doit être vu depuis au moins deux stations, sinon il manquera dans le nuage.

Le nombre de stations dépend de la complexité, pas de la surface :

• une salle rectangulaire simple : 3 à 5 stations
• un musée à plusieurs pièces : 10 à 30 stations
• un monument extérieur, tour complète : 15 à 40 stations
• un espace à niveaux et recoins : 60 à 100 et plus

Trois réglages de terrain qui font la propreté du relevé. Débarrassez l'espace : tout ce qui traîne dans le champ finit dans le nuage, câbles, chariots, personnes. Interdisez les passages pendant qu'une station tourne, sinon vous récoltez des « fantômes ». Traitez les surfaces réfléchissantes (vitres, miroirs, inox poli) qui renvoient le faisceau n'importe où ; en photogrammétrie, ce sont aussi les surfaces uniformes, un mur blanc lisse, qui ne donnent aucun point commun à corréler. En extérieur, on scanne souvent tôt le matin, quand le site est vide et la lumière stable.

Un mot sur la densité : les scanners proposent des réglages allant de 5 à 300 millions de points par station. Pour du mapping, la densité moyenne suffit largement, parce que le modèle final sera de toute façon simplifié pour tourner en temps réel. Scanner en très haute densité un objet qu'on va décimer ensuite, c'est perdre son temps sur site et alourdir chaque étape suivante. La méthode complète, du repérage à l'assemblage, est dans scanner un bâtiment en 3D pour projeter dessus.

Le nuage de points : ce que vous récupérez vraiment

Ce que le scan produit d'abord, ce n'est pas un modèle, c'est un nuage de points : des millions de points, chacun avec une position XYZ et souvent une couleur RGB. Les scanners modernes le pré-assemblent sur site, mais l'assemblage fin (le recalage, ou registration) et le nettoyage se font au bureau, station par station. Comptez 15 à 30 minutes de nettoyage par station pour retirer le bruit, les points aberrants et les fantômes.

Le nuage brut est le format le plus riche et le plus lourd : plusieurs gigaoctets pour un projet moyen, en E57, LAS ou PLY. Il sert à l'archivage, aux mesures précises et à l'import dans un logiciel de CAO. Mais il n'est pas projetable en l'état. Un média serveur ne mappe pas des points, il mappe une surface. Le nuage est la matière première, pas le livrable. La différence entre un nuage de points et un mesh, et comment exploiter le premier sans se noyer dans les gigaoctets, c'est le sujet du guide nuage de points 3D.

La retopologie : transformer le scan en mesh temps réel

C'est l'étape que tout le monde sous-estime, et celle qui sépare un scan décoratif d'un scan exploitable.

Le maillage brut sorti d'un scan est un mesh « sale » : des triangles par millions, une topologie chaotique, des trous, des surfaces bruitées. Il est fidèle mais inutilisable en temps réel. La retopologie, c'est reconstruire par-dessus une surface propre, légère, avec une géométrie régulière : on passe de plusieurs millions de triangles à quelques dizaines de milliers, on rebouche les trous, on lisse.

Pour du mapping, la cible est simple : 10 000 à 100 000 triangles selon la complexité, une topologie qui suit les arêtes réelles de l'architecture (les angles de mur, les corniches, les ouvertures), parce que ce sont ces arêtes que la calibration devra faire coïncider avec le réel. Un mesh à 500 000 triangles n'améliore pas la projection, il fait ramer le média serveur. Les outils (Quad Remesher, ZBrush, les modules de retopo de Blender) et la méthode sont dans retopologie : du scan brut au mesh propre.

Texture et calage des UV

Une fois la surface propre, il reste à l'habiller. Deux besoins distincts, à ne pas confondre.

La texture couleur issue du scan (le nuage coloré, ou les photos de photogrammétrie) sert de référence visuelle : elle vous dit à quoi ressemble le lieu, où sont les joints, la patine, les défauts. C'est précieux pour caler le contenu, pas pour le projeter.

Le dépliage UV, lui, est ce qui compte pour le mapping : c'est la carte plate qui dit comment le contenu vidéo va s'enrouler sur le modèle 3D. Un UV propre, sans étirement, aligné sur les faces logiques de l'architecture, c'est ce qui permet à un motion designer de travailler sur une texture 2D lisible plutôt que sur un patchwork déformé. Si l'UV est mauvais, le contenu se tord, et personne ne comprend pourquoi le logo bave sur l'angle du mur. Sur les modèles issus de scan, un dépliage manuel des zones qui recevront du contenu clé vaut mieux qu'un dépliage automatique global.

De l'export à l'import dans le média serveur

Le mesh propre, texturé et déplié s'exporte en OBJ, FBX ou glTF/GLB, et c'est là que la chaîne rejoint le monde de la projection.

Dans le média serveur (Modulo Kinetic, Disguise, Pixera), l'import se fait dans cet ordre : on charge le modèle, on vérifie l'échelle (1 unité = 1 mètre, l'erreur la plus fréquente et la plus coûteuse), on place les projecteurs virtuels à leurs positions prévues, on simule la projection, et le modèle devient la référence sur laquelle on calera les vraies machines. C'est ce qui permet de valider les recouvrements, les zones d'ombre et le nombre de projecteurs avant qu'une seule caisse parte en camion. Le détail du pipeline, formats, échelle, orientation des normales, est dans du scan au média serveur.

Avant même le média serveur, le modèle issu du scan s'importe dans Lumeo pour poser les projecteurs dans une scène 3D, vérifier les lux réels sur la surface et partager l'étude par lien, sans installer quoi que ce soit. C'est l'étape « est-ce que ça tient » avant de louer le matériel.

Et une fois le matériel sur site, le scan cesse d'être un modèle pour devenir un gabarit : c'est sur lui qu'on aligne les projecteurs réels. Le scan précède la calibration, il ne la remplace pas. Toute la phase terrain, placement, warping, edge blending, couleur, est couverte par le guide de calibration des projecteurs.

Au-delà du mapping : un scan sert plusieurs métiers

Un point que la plupart des devis oublient : le même nuage de points sert bien au-delà de la projection, et ça change son rapport coût-bénéfice. Une fois le relevé fait, il alimente toute l'implantation technique du site. Le placement des enceintes et la simulation de couverture sonore. Les positions d'éclairage et leurs angles. Les accroches, les ponts, le câblage. Chaque corps de métier travaille sur la même vérité géométrique, au lieu de mesurer chacun de son côté et de se contredire au montage.

Sur les projets patrimoniaux, le scan devient aussi un relevé d'état des lieux : il documente le bâtiment tel qu'il est vraiment, écarts par rapport aux plans d'origine compris, avec une précision impossible à la main. Les scénographes s'en servent pour tester des configurations en virtuel et communiquer le projet à une direction ou à une collectivité avant le moindre montage. Et on peut en extraire des plans et des coupes 2D à n'importe quel endroit, parfois le livrable principal pour un bureau d'études. Bref, un scan payé pour le mapping se rentabilise souvent une deuxième fois ailleurs.

Coût, délais et la question du scanner

Un scan 3D se chiffre à la taille de l'espace et à la complexité du post-traitement, pas au nombre de photos. Une salle unique de 200 m² se scanne en une à deux heures, cinq à dix stations. Un musée de 1 000 m² prend une journée. Un monument extérieur, un à deux jours. Comptez ensuite 1 à 3 jours de post-traitement, assemblage, nettoyage, retopologie, export, selon le niveau de finition demandé. Le post-traitement coûte souvent plus cher que le temps sur site, et c'est normal : c'est là que le scan devient exploitable.

Faut-il acheter un scanner ? Non, sauf si vous scannez au moins une dizaine de projets par an. Un scanner laser terrestre plus sa suite logicielle représente un budget lourd, et l'expertise du post-traitement ne s'improvise pas. Pour un projet ponctuel, un prestataire spécialisé livre un meilleur nuage, plus vite, pour moins cher que l'amortissement de votre propre machine. La photogrammétrie, elle, change la donne : avec un bon reflex ou un drone et un logiciel gratuit, un studio peut produire ses propres relevés de façade sans investir dans du laser. C'est souvent par là qu'on commence.

Quand la photogrammétrie ou le scan 3D n'en vaut pas la peine

Des cas où j'ai dit à un client de ne pas scanner :

• Une surface plane et régulière. Un écran, un mur droit, un cyclo : quelques cotes au télémètre suffisent. Scanner un rectangle, c'est payer un relevé millimétrique pour une information qu'un mètre laser donne en trois minutes.
• Une géométrie déjà connue et fiable. Si vous avez les plans DWG à jour du bâtiment et qu'il n'a pas bougé, partez des plans. Le scan sert quand le réel diverge du plan, ce qui arrive tout le temps sur le patrimoine, rarement sur du neuf.
• Un budget serré sur un objet simple. Sur un cube, une colonne, une forme primitive, un modèle 3D reconstruit à la main dans le média serveur est plus propre et plus léger qu'un scan retopologié. Le scan gagne sur la complexité, pas sur la simplicité.
• Pas de créneau d'accès dégagé. La photogrammétrie a besoin de vues nettes et d'une lumière stable ; le laser, d'un site sans passage. Si vous ne pouvez scanner qu'au milieu d'un montage, entre deux grues, le relevé sera bruité au point d'être inutilisable. Mieux vaut un bon repérage manuel qu'un mauvais scan.

Le scan est un investissement qui se rentabilise dès qu'il évite une nuit de recalibration. Mais un scan mal préparé coûte le prix du scan et la nuit de recalibration. La préparation n'est pas optionnelle.

Le fil complet, du repérage au projecteur

Récapitulé dans l'ordre : on choisit la technologie selon la surface et la distance de vision, on choisit un logiciel qui sort un mesh digérable, on capte proprement par stations, on assemble et on nettoie le nuage, on retopologise vers un mesh temps réel, on déplie les UV, on exporte, on importe dans le média serveur à la bonne échelle, on simule, puis on va sur site caler les vraies machines sur le modèle.

Les cinq premières étapes sont du travail de bureau qui coûte peu. Chaque erreur qui leur survit est multipliée par le nombre de projecteurs le jour du montage. Sur le MoAL, l'architecture 3D a été validée depuis la France avant l'installation ; les semaines sur place sont parties dans la calibration fine, pas dans la découverte de ce qu'on aurait dû mesurer.

Si vous hésitez encore entre photogrammétrie et laser, ou si vous ne savez pas quelle densité viser, commencez par le guide choisir son scanner 3D. Et si le doute survit à la lecture, écrivez-moi : j'ai déjà fait la plupart des erreurs que vous êtes sur le point de faire.