Scan 3D bâtiment : scanner un lieu pour projeter dessus

Un scan 3D de bâtiment, c'est capturer la géométrie exacte d'une façade, d'une salle ou d'un monument sous forme numérique, soit avec des photos (photogrammétrie), soit avec un laser (lidar). Le résultat est un nuage de points, puis un modèle 3D, qui reproduit le lieu au millimètre. Dans le BTP on s'en sert pour le relevé et le BIM. Moi je m'en sers pour une seule raison : préparer une projection qui tombe pile sur le bâtiment, avant d'avoir posé le premier projecteur.

Je fais du mapping architectural depuis 15 ans. L'Arc de Triomphe, sept éditions. Quand tu projettes sur une façade sculptée, tu ne peux pas te contenter d'un plan d'architecte : les plans mentent, les corniches ont bougé, la pierre a un relief que le PDF ignore. Le scan 3D te donne le vrai volume. Ce guide décrit comment on scanne un lieu pour projeter dessus, dans l'ordre où je le fais sur site, et où ça diffère du relevé géomètre classique.

Photogrammétrie ou lidar : deux façons de capturer, deux budgets

Il y a deux familles de scan, et le choix dépend surtout de ce que tu as dans les mains et du temps sur site.

La photogrammétrie, c'est reconstruire le volume à partir de photos qui se recouvrent. Tu tournes autour de la façade, drone ou reflex, 60 à 80 % de recouvrement entre deux clichés, et un logiciel comme Agisoft Metashape recalcule la 3D par parallaxe. Avantage : le matériel coûte le prix d'un appareil photo correct, et tu récupères la texture en même temps que la géométrie. Inconvénient : ça déteste les surfaces uniformes, le verre, le métal poli, et la lumière change tout. Une façade blanche en plein soleil de midi, c'est le pire cas.

Le lidar, c'est un laser qui mesure la distance de chaque point, 500 000 à 2 millions de mesures par seconde selon la machine. Un scanner statique posé sur trépied (type Leica RTC360, Faro Focus) capture une station en quelques minutes, précision de l'ordre du millimètre, et il se moque de la lumière ambiante. Il travaille de nuit, ce qui arrange bien un tournage mapping. En face : le prix, la location d'un scanner tourne autour de quelques centaines d'euros la journée, et le nuage brut est lourd à traiter.

Pour du mapping, la règle que j'applique : photogrammétrie si le budget est serré et la façade texturée, lidar si le lieu est grand, sombre, ou si la précision géométrique doit être irréprochable. Sur les deux, le rendu final est le même objet, un nuage de points que je transforme ensuite en surface projetable. Le guide de choix du scanner 3D rentre dans le détail matériel.

Le repérage : la moitié du travail se fait avant de scanner

Personne n'en parle dans les tutos, et c'est là que se joue la réussite. Avant de sortir le scanner, je fais le tour du bâtiment avec une seule question en tête : d'où le public va-t-il regarder, et d'où les projecteurs vont-ils tirer.

Ça change tout, parce que je ne scanne pas un bâtiment pour l'archiver, je le scanne pour une vue précise. La face arrière d'un monument, si aucun projecteur ne la couvre et si personne ne la voit, je ne perds pas trois stations dessus. À l'inverse, une corniche qui va cacher une partie de l'image depuis le point de tir des projecteurs, je la scanne finement, parce que c'est elle qui va créer une ombre portée sur le mapping si je la rate.

Concrètement, sur le repérage je note : les positions de projecteurs envisagées, les points de vue public, les accès (nacelle, toit voisin pour le lidar en surplomb), et les zones que je sais problématiques. Les vitrines, l'eau, la végétation qui bouge au vent. Une heure de repérage évite une demi-journée de rescan.

Densité de points : cale-toi sur la distance de projection, pas sur la fiche technique

La question qui revient, c'est « quelle résolution de scan ». La bonne réponse dépend de la finesse dont tu as besoin pour projeter, pas du maximum que la machine sait faire.

Le repère que j'utilise : la densité de points doit être plus fine que la taille du pixel projeté sur la surface. Si mes projecteurs posent un pixel de 10 mm sur la façade, un nuage à 5 mm entre points suffit largement, et scanner à 1 mm ne fait que gonfler un fichier que ma machine devra ensuite digérer. Sur un grand bâtiment vu de loin, un pixel de 15 mm est net depuis l'autre côté de la place, donc je scanne moins dense et je gagne un temps fou au traitement.

Le piège inverse existe. Sur un intérieur de musée qu'on approche à un mètre, avec un pixel projeté de 2 à 3 mm, il faut un nuage vraiment dense, plusieurs stations lidar qui se recouvrent, sinon les arêtes du décor bavent et le calage se voit. La densité se décide au repérage, en fonction de la distance public et de la distance de projection, pas au moment de configurer le scanner.

Occlusions et géoréférencement : les deux pièges qui coûtent une nuit

Les occlusions, ce sont les trous dans le scan. Une colonne cache le mur derrière, un balcon masque le dessous de la corniche, un lampadaire se met en travers. Depuis une seule station, tu ne verras jamais ce qui est derrière un obstacle. La parade est mécanique : multiplier les points de vue, décaler le scanner de quelques mètres, et surtout scanner depuis l'axe des projecteurs. Ce que le projecteur ne voit pas, je n'ai pas besoin de le mapper ; ce qu'il voit, je dois l'avoir dans le nuage. Aligner l'axe de scan sur l'axe de tir, c'est le raccourci que le relevé géomètre classique ne fait jamais, parce que lui vise la complétude, pas la vue de projection.

Le géoréférencement, c'est ancrer le scan dans un repère stable. Pour du mapping, je ne cherche pas des coordonnées GPS absolues, je cherche que mon modèle 3D soit à l'échelle et orienté comme le vrai bâtiment, pour que les positions de projecteurs que je pose dans le logiciel correspondent aux positions réelles sur site. Des cibles de recalage posées sur la façade, ou des points remarquables identifiables (angles de fenêtres, arêtes de pierre), permettent de recoller les stations entre elles et de vérifier l'échelle. Un scan à l'échelle 3 % trop grand, et tous tes calculs de throw et de couverture sont faux.

Du nuage au modèle projetable, puis au calage

Le nuage brut n'est pas directement utilisable pour projeter. Il faut le nettoyer (virer le public, les voitures, la végétation), le mailler en surface, souvent l'alléger pour qu'il tourne dans un logiciel de préparation. Cette chaîne, du scan à la donnée exploitable, part de photos ou de laser et arrive à un mesh ou un nuage propre. Si tu débarques sur le sujet, commence par le guide photogrammétrie et scan 3D pour le mapping, c'est le pilier qui relie toutes ces étapes.

Une fois le modèle prêt, le scan sert enfin à ce pour quoi je l'ai fait : poser les projecteurs. C'est exactement le travail que fait Lumeo, où j'importe le modèle issu du scan, je place les machines dans la scène 3D, et je vois où l'image tombe, où sont les ombres portées, et combien de lux j'ai sur chaque zone, avant qu'un seul projecteur soit loué. Le scan donne le terrain, le simulateur donne le plan de bataille.

Et le jour du montage, ce modèle sert de référence pour le calage des projecteurs : tu sais déjà où chaque machine doit tomber, tu n'improvises pas le warp à 3h du matin sur une nacelle. Le scan, c'est la couche qui précède toute la calibration.

À noter, la même donnée sert aussi au BIM et au relevé d'architecte si le lieu en a besoin par ailleurs. Ce n'est pas mon usage, mais un scan bien fait est réutilisable, et ça peut peser dans la décision de scanner en lidar dense plutôt qu'en photogrammétrie rapide.

Pour aller voir : les outils honnêtes

Deux ressources que je recommande sans réserve pour débuter. Le guide photogrammétrie de Formlabs, clair sur la prise de vue et la comparaison des logiciels. Et la définition de la photogrammétrie sur Wikipédia, pour comprendre la parallaxe avant d'acheter quoi que ce soit.

Quand scanner en 3D n'est pas la peine

Des cas où j'ai dit à des clients de ne pas dépenser un euro en scan :

• Une façade plate et bien documentée. Un mur rectangulaire, sans relief, avec des plans d'architecte récents et fiables : un relevé au mètre laser et quelques photos de calage suffisent. Scanner un parpaing en lidar, c'est du gaspillage.
• Un événement à petit budget sur une surface simple. Si le mapping est basique et la surface régulière, le temps de scan et de traitement coûte plus cher que la précision qu'il apporte. Je le dis franchement, même quand ça me retire une ligne de devis.
• Le lieu va changer avant le show. Scanner un chantier trois mois avant, alors que l'échafaudage tombe la veille et que la façade sera repeinte, c'est scanner un bâtiment qui n'existera plus. On attend, ou on scanne juste avant.
• Personne ne sait exploiter le nuage. Un scan magnifique dans un format que ton pipeline ne lit pas, c'est un fichier mort. Vérifie que quelqu'un sait le nettoyer, le mailler et l'importer, sinon le scan ne sert à rien.

Pour la suite logique, une fois le lieu scanné, va voir comment transformer le nuage en surface propre et comment tout ça remonte jusqu'à la projection dans le guide scan 3D et mapping. Et si tu hésites entre photogrammétrie et lidar pour ton bâtiment, écris-moi. J'ai scanné des lieux qui n'auraient jamais dû l'être, et raté des reliefs que j'aurais dû scanner. Les deux erreurs se paient sur le mur, le soir du show.