Au cours des deux dernières années, HP s’est implanté sur le marché de la numérisation 3D. L’entreprise a commencé par présenter la première génération d’ordinateur tout-en-un Sprout Pro avec scanner à lumière structurée intégré (Test). Puis, elle a acquis le fabricant de scanners 3D DAVID et rebaptisé son SLS-3 en HP 3D Scanner Pro S3 (Test).
Puis, HP a tout combiné et lancé le Sprout Pro G2 (Test), un ordinateur tout-en-un proposant à la fois un scanner à lumière structurée avec l’ancien logiciel DAVID et un capteur de profondeur Orbbec Astra S avec une méthode de numérisation interactive permettant aux utilisateurs de scanner des objets simplement en les faisant pivoter dans les airs.
Récemment, HP a de nouveau dissocié ce concept avec la sortie de la HP Z Camera. Ce produit comprend le même capteur de profondeur et la même caméra couleur haute résolution (donc pas le projecteur DLP à lumière structurée) que le Sprout Pro G2, mais sous la forme d’un module complémentaire distinct pouvant être fixé à un écran d’ordinateur existant.
Tarification
Le prix public de la Z Camera est normalement de $599, mais vous pouvez actuellement l’acheter moins cher sur Amazon. Dans tous les cas, cette solution de numérisation 3D basée sur un capteur de profondeur est plus chère que des concurrentes telles que le modèle à $434 de 3D Systems, la Sense 2 (Test) ou le Structure Sensor à $379.
Déballage
La plupart des capteurs de profondeur sont livrés dans de petites boîtes, j’ai donc été surpris par la grande boîte de la HP Z Camera. Cela est dû au tapis de bureau inclus. La boîte elle-même est entièrement noir mat, avec uniquement le logo HP Z Camera, ce qui lui donne l’apparence d’un produit de luxe. HP a bien exploité la taille de la boîte en présentant à l’utilisateur un guide de démarrage rapide joliment illustré, imprimé à l’intérieur du couvercle.
Outre le tapis et la Z Camera elle-même, la boîte contient trois autocollants magnétiques permettant de la fixer à différents écrans, une clé USB avec le logiciel, un chiffon et un adaptateur USB-A vers USB-C.
Une feuille imprimée expliquant quels types d’objets sont impossibles, difficiles ou faciles à scanner est également incluse. HP a clairement compris qu’il devait gérer les attentes liées à la numérisation 3D afin d’éviter aux utilisateurs une mauvaise première expérience. Et que la plupart des utilisateurs de la Z Camera n’ont encore jamais réalisé de numérisation 3D.
Configuration matérielle & configuration système requise
Pour pouvoir fixer la Z Camera à un écran, vous devrez y coller un support métallique. Il comporte de la mousse et un adhésif puissant mais amovible d’un côté, ainsi qu’une pièce métallique de l’autre. Une feuille de plastique transparent avec des lignes est destinée à guider l’utilisateur afin de coller le support à la bonne hauteur. Bien que la Z Camera soit plus esthétique lorsqu’elle est fixée au centre de l’écran, cette position s’est avérée impossible avec mon écran Dell, qui présente un logo en relief au centre. L’adhésif ne tenait tout simplement pas à cet endroit. Je l’ai donc placée décentrée, ce qui n’affecte pas réellement l’utilisation.
Il est bon de savoir que l’arrière de la plupart des écrans accumule beaucoup de poussière et qu’il est essentiel de le nettoyer soigneusement avant de fixer l’autocollant. Les instructions indiquent que vous devez exercer une pression pendant 15 secondes, mais je recommande de laisser l’autocollant en place quelques heures avant de fixer la Z Camera, afin que l’adhésif adhère mieux au plastique avant d’ajouter du poids. La Z Camera est fabriquée en métal, ce qui lui confère une sensation très haut de gamme, mais augmente également fortement la contrainte sur l’adhésif. Il m’est arrivé qu’elle tombe après quelques semaines lors d’une journée chaude. Je ne sais donc pas si je laisserais la Z Camera fixée en permanence à mon écran, ou si je ne la fixerais que lorsque je souhaite l’utiliser.
De manière générale, je me demande pourquoi HP a choisi de rendre cet appareil fixé à l’écran. S’il disposait simplement d’un pied comme une lampe de bureau, vous n’auriez pas besoin d’écran externe et pourriez l’utiliser où vous le souhaitez. La boîte est assez grande…
Le câble est joliment recouvert de tissu, ce qui donne encore une fois au produit un aspect haut de gamme. Il se divise en deux connecteurs USB-A à son extrémité. Ils sont clairement étiquetés 2.0 et 3.0 si vous possédez un ordinateur avec les deux types de ports. D’une manière ou d’une autre, HP n’a pas réussi à combiner les deux flux (je suppose que le capteur de profondeur et la caméra couleur de 14.2 mégapixels sont des dispositifs séparés) dans un seul câble USB. Mais malgré cela, la plupart des ordinateurs de bureau et des ordinateurs portables possèdent 2 ports USB-A ou un unique USB-C.
Cependant, ce que la plupart des ordinateurs portables n’ont pas, ce sont 16 GB de RAM, qui constituent, selon la fiche Quick Specs sur la page produit, la configuration minimale requise. Une carte graphique discrète NVIDIA GeForce ou GTX 760 ou Quadro M620 ou supérieure, avec au minimum 2GB de VRAM, est également nécessaire. Vous aurez aussi besoin d’au moins un processeur Intel Core de 6e génération (même si un i3 suffit). Cela exclut de nombreux ordinateurs portables grand public et professionnels. Avec ces exigences, le public cible de la Z Camera est limité aux professionnels effectuant beaucoup de travaux graphiquement intensifs et aux joueurs. Mais il semble que ce soit précisément le public visé, comme je l’expliquerai plus tard. Heureusement, j’en fais partie, et mon Surface Book avec base Performance dispose d’un processeur de 6e génération Intel Core i7, de 16 Go de RAM et d’une carte graphique GTX 965M.
Installation du logiciel
HP a créé pour la Z Camera une suite logicielle complète, similaire à celle du Sprout, appelée WorkTools. Elle contient l’application Camera 3D dédiée à la numérisation 3D, mais aussi une application de capture 2D et des fonctions permettant d’utiliser l’appareil comme outil de productivité. Cela signifie que vous pouvez également employer la caméra haute résolution et la lumière LED à d’autres fins, ce qui rend la Z Camera un peu plus polyvalente. Vous pouvez installer le logiciel depuis la clé USB incluse ou télécharger la dernière version depuis le site web du produit.
L’outil d’installation vérifiera si votre système est compatible. Le mien l’est, mais je ne sais pas si l’installation se poursuivra si le vôtre ne l’est pas. À l’instar des instructions imprimées, le logiciel d’installation est extrêmement bien conçu. Je n’ai tout simplement jamais vu ce niveau de sophistication graphique dans un autre logiciel de numérisation 3D. Je suis certain que ce genre de détails réjouit les professionnels créatifs, car c’est mon cas. Si vous n’êtes pas un professionnel créatif, le programme d’installation illustre aussi d’autres utilisations de la Z Camera, comme son emploi en tant que webcam orientée vers le bas dans Skype for Business.
Numérisation 3D
La première fois que vous lancez l’application Camera 3D, vous êtes accueilli par une vidéo explicative animée très bien produite (j’ai possédé un studio d’animation pendant plus d’une décennie, je peux donc en juger). Cette vidéo ne convient pas seulement aux personnes ayant acheté une Z Camera, mais à tous ceux qui souhaitent commencer la numérisation 3D, quelle que soit la technologie. Elle réussit non seulement à expliquer dans un langage simple le fonctionnement de la numérisation 3D et de la technologie SLAM, mais elle renseigne aussi le spectateur sur ce qui constitue un bon objet « scannable ». Elle indique également clairement que beaucoup de vos objets du quotidien sont difficiles, voire impossibles, à scanner, mais cette connaissance douloureuse est effectivement essentielle à une expérience utilisateur satisfaisante.
Bien sûr, les vidéos explicatives animées donnent toujours l’impression que tout est très simple, alors vérifions comment cela fonctionne en réalité.
Il est important de comprendre que, tant pour la capture de la forme de l’objet que pour la capture des informations de couleur, vous devez faire attention aux sources lumineuses externes. La caméra de profondeur utilise la lumière infrarouge. Cela signifie qu’elle peut scanner l’objet dans l’obscurité totale, mais la lumière directe du soleil perturbera son fonctionnement. La capture de la couleur est réalisée avec une caméra haute résolution distincte. Cette phase exige un éclairage bon et uniforme. Dans le cas contraire, vous obtiendrez une texture couleur qui n’est pas uniformément exposée sur tous les côtés de l’objet. La lumière LED intégrée fonctionne très bien pour cela ; tout fonctionne donc mieux lorsque vous rendez simplement votre pièce aussi sombre que possible.
Lorsque l’éclairage est installé, vous pouvez commencer l’expérience magique consistant à soulever l’objet avec vos mains et à le faire pivoter jusqu’à obtenir un objet complet.
Cette expérience est la même qu’avec le Sprout G2. J’ai réalisé une vidéo du flux de travail de Camera 3D pour ce test si vous souhaitez le voir en action. Je dois noter que, même si le logiciel a toujours le même aspect, les algorithmes semblent avoir été légèrement améliorés depuis que j’ai testé Camera 3D sur le Sprout. Dans l’ensemble, ce flux de numérisation 3D reste très intuitif. Combiné à l’interface utilisateur bien conçue, je pense que toute personne sachant utiliser un ordinateur peut réaliser des scans 3D avec cet appareil.
Ce qui n’a pas changé, ce sont les algorithmes qui appliquent les textures haute résolution (une phase distincte) sur l’objet 3D. Bien que je me sois assuré que la surface complète du modèle était colorée (au lieu d’être grisée), l’algorithme décide quelle partie de quelle photo sera utilisée dans la texture. Il crée parfois des remplissages de texture basse résolution à des endroits où j’étais pourtant certain d’avoir pris une photo haute résolution. Ce comportement est amplifié parce que les cartes de texture sont désormais aussi utilisées pour générer des détails géométriques.
Traitement & matériaux PBR
Ce qui n’était pas disponible dans le logiciel lorsque je l’ai testé avec le Sprout G2 était la fonction de génération de texture PBR (Physical Based Rendering). Cette technologie repose sur Substance B2M d’Allegoritmic, un développeur de logiciels connu pour ses outils de création de textures Substance Painter et Substance Designer, très populaires dans l’industrie du développement de jeux et des effets visuels.
Sans entrer dans trop de détails, il est courant, dans les graphismes 3D en temps réel, d’utiliser des modèles 3D ayant peu de polygones afin d’optimiser la mémoire. Des cartes de texture spéciales servent alors à ajouter des détails fins aux modèles lorsqu’ils sont rendus.
Les normal maps sont beaucoup utilisées lors de la création d’assets de jeu à partir d’objets capturés en 3D. En général, les détails réels d’un modèle 3D haute résolution sont utilisés pour générer ces cartes et les projeter sur un maillage basse résolution, décimé ou retopologisé.
Voici maintenant le problème avec la HP Z Camera : le capteur de profondeur Orbbec intégré n’est pas un scanner 3D haute résolution. Il ne peut capturer qu’une quantité limitée de détails. Ainsi, au lieu de générer des normal maps à partir de données géométriques, le logiciel Camera 3D les génère à partir des données couleur haute résolution. Un curseur vous permet de contrôler cet effet :
C’est une astuce également beaucoup utilisée par les artistes 3D, mais elle ne fonctionne qu’avec certains types de surfaces. L’algorithme Substance est certes plus intelligent qu’une réalisation manuelle, mais pas suffisamment pour savoir quelles zones d’une surface bénéficieraient de ce traitement et lesquelles n’en bénéficieraient pas. Le résultat est que cet effet est très joli sur certains objets, mais donne à d’autres objets, ou à certaines de leurs parties, un aspect très irréaliste.
Il ne fonctionne aussi que lorsque l’algorithme de mappage de texture a effectivement appliqué des données couleur haute résolution aux bons endroits. Sur l’exemple du vieux bocal ci-dessus, vous pouvez constater que le bord inférieur n’est pas affecté par l’algorithme, car aucune texture haute résolution n’a été appliquée à cette zone. J’ai intégré le résultat réel ci-dessous.
Exportation
La liste des formats d’exportation de Camera 3D est si étendue que j’ai décidé de simplement placer une capture d’écran ci-dessous.
Elle comprend des standards de l’industrie tels qu’OBJ et FBX, ainsi que de nouveaux formats comme 3MF et GLTF/GLB. Le seul nouveau format original manquant est le format USDZ introduit par Apple pour les usages de RA mobile. Je n’ai encore vu aucun autre logiciel l’implémenter, mais il pourrait convenir au public cible visé.
Il est bon de savoir que les détails supplémentaires ne seront visibles que si vous utilisez une application prenant en charge ces cartes de texture spéciales. Le logiciel ne peut pas intégrer ces détails dans la géométrie réelle. Ainsi, si vous exportez en STL pour l’impression 3D, vous n’aurez que le modèle de base à faible nombre de polygones.
Vous pouvez également exporter directement vos scans vers la populaire communauté de modèles 3D Sketchfab (que j’utilise pour intégrer les scans 3D réels sur ce site web) en préservant les réglages de texture PBR.
Malheureusement, il n’y a pas de boîte de dialogue dans l’exportateur Sketchfab qui vous permette de donner un nom ou une description à votre modèle, ni de définir le modèle comme privé si vous possédez un compte Sketchfab payant. L’exportateur de Camera 3D ne définit pas non plus de modèle fixe pour l’éclairage. Cela oblige Sketchfab à choisir un environnement et des paramètres d’éclairage, ce qui peut complètement surexposer la texture.
Résultats
Commençons par le scan du vieux bocal — sans aucun doute un « scannable » parfait — qui a été exporté directement du logiciel Camera 3D vers Sketchfab.
https://sketchfab.com/models/63cf38f0046648b6916325c9db0f5b3b
Commençons par la texture couleur : elle est belle à de nombreux endroits, mais à d’autres, vous pouvez clairement voir des pixels étalés. Il est impossible de savoir à l’avance si et où cela se produira. Aux endroits où les photos haute résolution ont été appliquées correctement, vous pouvez également voir l’effet de la normal map générée. Pour mieux en juger, sélectionnez l’intégration ci-dessus et appuyez sur 3 de votre clavier pour voir uniquement la géométrie sans la texture couleur. Il s’agit de la géométrie réellement capturée par le capteur de profondeur. Si vous appuyez encore une fois sur 3, vous verrez l’apparence géométrique avec la normal map activée. La différence est nette. Si vous appuyez sur la touche 2 de votre clavier, vous pouvez également afficher le modèle avec seulement la texture de couleur de base appliquée, sans les cartes supplémentaires.
Comparons maintenant ce scan de la Z Camera à un scan réalisé avec le scanner 3D Systems Sense 2. Cet appareil portable s’appuie sur le capteur de profondeur Intel RealSense SR300, qui possède la même résolution de profondeur (VGA @ 30fps), mais seulement une caméra couleur Full HD (~2 mégapixels) (contre 14.2 mégapixels sur la Z Camera).Le logiciel fourni avec la Sense 2 réalise également du mappage de texture, mais ne propose pas de génération de cartes PBR.
https://sketchfab.com/models/1f7f1da94cfc41eb933372f0837ed0d5
À mes yeux, cela ressemble davantage à une représentation réaliste de l’objet réel. Certes, la texture n’est pas détaillée et il s’agit simplement d’une carte diffuse UV, sans aucun artifice PBR. Mais la texture est appliquée sur l’objet plus précisément et, malgré la caméra couleur de 2 mégapixels, sa netteté est suffisante pour un objet de cette taille.
Je pense également qu’il est intéressant de comparer le scan du bocal à celui effectué avec un scanner à lumière structurée. Et pourquoi ne pas le comparer à un scan réalisé avec le second mode de numérisation du Sprout Pro G2 de HP :
https://sketchfab.com/models/548be02ce2a04289b43f6024a1a187d0
Cette texture est loin d’être optimale et quelque peu floue, mais si vous regardez la géométrie, vous verrez une quantité extrême de détails. Et ce sont des détails réellement scannés en 3D — non des détails générés à partir de données couleur. Bien entendu, l’achat d’un Sprout (ou du scanner 3D professionnel autonome à lumière structurée de HP) vous coûtera beaucoup plus cher que l’achat d’une Z Camera. Mais il existe également sur le marché des scanners à lumière structurée plus abordables, comme le modèle à $1299, le Shining 3D EinScan-SE. Vous pouvez acheter deux Z Cameras pour ce prix, mais bien que l’EinScan-SE ne possède que des caméras monochromes de 1.3 mégapixel, il comprend un plateau tournant automatique et a pu scanner mon vieux bocal ainsi :
https://sketchfab.com/models/1f4239ca42d043b2b0867392ad078e19
Cette texture a des problèmes dans les zones sombres, mais elle n’est pas mauvaise non plus pour une caméra qui, techniquement, ne peut même pas capturer la couleur. Toutefois, si vous appuyez sur 3 de votre clavier, vous pouvez voir que la géométrie réellement capturée est très détaillée. Le logiciel EinScan inclus ne peut pas générer de normal maps, mais la plupart des artistes 3D possèdent probablement déjà des logiciels capables de le faire, tels que zBrush, Blender, 3DS Max ou Substance Designer.
Avant de tirer des conclusions, scannons encore quelques objets. Et commençons par une chaussure, puisqu’il s’agit de l’objet idéal à scanner selon la vidéo explicative.
https://sketchfab.com/models/b18d7d5afd0049d284ef549b50abc555
Pour cet objet, j’ai pris un total de 6 photos haute résolution (gauche, droite, dessus, avant, arrière et semelle) jusqu’à ce que le modèle d’aperçu soit entièrement en couleur. Mais si les côtés sont réussis, les textures sur le dessus et l’arrière de la basket ne se sont, d’une manière ou d’une autre, pas retrouvées dans la texture finale. Et de ce fait, ces détails sont également absents des cartes PBR.
À titre de comparaison, voici la même basket scannée avec le mode à lumière structurée du Sprout G2. Ce que vous voyez ci-dessous correspond aux détails géométriques réellement capturés (j’ai désactivé la texture couleur sur celui-ci). Vous pouvez juger par vous-même :
https://sketchfab.com/models/d35d6f39f20845e5aea0b071b1a32347
Ensuite, je souhaitais scanner un objet plus technique, sous la forme d’une perceuse sans fil :
https://sketchfab.com/models/1a55fcf3f9f64ae8975222008461a1c7
J’ai été surpris que le capteur puisse capturer les détails noirs mats, mais de manière générale, la forme du modèle 3D est quelque peu « pâteuse ». C’est un comportement typique des capteurs de profondeur, qui n’est pas très problématique sur les objets organiques, mais peut transformer des objets techniques aux arêtes vives en modèles qui semblent être faits d’argile. Cet exemple illustre aussi les limites de la méthode de génération PBR de Substance PBM : elle fonctionne très bien pour le grand logo Makita au-dessus de la perceuse, car celui-ci est également en relief dans le plastique réel. Mais le texte sur la batterie n’est en réalité qu’une impression noire et blanche, et l’algorithme transforme cette image riche en contrastes en un résultat extrêmement en relief.
Enfin, il est bon de savoir que la Z Camera peut également scanner des objets un peu plus grands que le tapis de bureau au format A3. J’ai pu scanner mon buste sans problème technique. Je dis technique, car il n’était pas très pratique de faire pivoter une lourde sculpture en pierre devant mon précieux écran d’ordinateur. Je préférerais placer de tels objets sur un plateau tournant manuel bon marché et les faire pivoter devant un capteur de profondeur monté sur trépied (comme ceci). Voici le résultat du scan du buste avec la HP Z Camera, suivi du même objet scanné avec la 3D Systems Sense 2.
https://sketchfab.com/models/e6d8185ec34943e6b334c27819e2c9a5
https://sketchfab.com/models/0c27e7a6558a41e4b332027737d951ef
Il faut noter que, pour capturer les objets avec la Sense 2, j’ai utilisé un kit d’éclairage avec deux boîtes à lumière, mais vous pouvez en obtenir deux pour $65. Je préfère l’apparence du second scan. Et même s’il s’agit d’un objet en pierre idéal pour l’algorithme de génération de cartes PBR du logiciel Camera 3D de HP, je n’aime pas ce qu’il a fait autour du visage de ce buste.
Enfin, je ne peux pas terminer ce test sans mentionner la photogrammétrie. Cette technologie peut transformer une séquence de photographies 2D ou de séquences vidéo en modèle 3D sans devoir utiliser un scanner 3D. Elle n’est pas aussi interactive que la numérisation 3D et présente une courbe d’apprentissage plus raide, mais j’ai effectué des tests où j’ai réalisé une vidéo 4K du buste ci-dessus avec mon smartphone et l’ai transformée en modèle 3D avec le logiciel gratuit de photogrammétrie. Et j’ai obtenu ce résultat :
https://sketchfab.com/models/476c2aa835c547dcaf97d99623961e69
Verdict
La HP Z Camera est un produit très bien conçu qui respire le haut de gamme. Le design industriel est excellent, les instructions sont à la fois belles et pédagogiques, et l’interface utilisateur est simple et efficace. Le flux de numérisation 3D lui-même est aussi très facile — presque magique. Avec ce produit, tout le monde peut réaliser des scans 3D.
Mais ce produit ne convient pas à tout le monde. Vous aurez besoin d’un moniteur d’ordinateur externe pour l’utiliser ; si vous n’avez qu’un ordinateur portable, vous êtes donc exclu. Et si vous avez un écran externe, vous aurez besoin d’un ordinateur doté de beaucoup de RAM et d’un processeur graphique discret pour utiliser la Z Camera. Les seules personnes pouvant utiliser ce produit sont donc les professionnels travaillant avec des graphiques 3D et les joueurs.
HP cible effectivement les concepteurs de jeux en ajoutant la marque Substance à son logiciel et en permettant la création de cartes de texture PBR. Mais comme les détails supplémentaires sont dérivés uniquement des données couleur et non de la géométrie, le résultat est variable. Certains scans paraissent superbes, tandis que d’autres semblent très artificiels. De plus, l’algorithme de mappage de texture peut parfois étirer les pixels alors que j’avais terminé la phase de capture de texture. Les algorithmes PBR accentuent ces défauts de texture. Une caméra de 14.2 mégapixels n’est pas non plus nécessaire pour créer des textures (4K) pour des objets de petite à moyenne taille.
La numérisation 3D avec la Z Camera compte parmi les expériences de numérisation 3D les plus faciles, les plus amusantes et les mieux conçues qui soient. Mais au final, il s’agit « simplement » d’un scan par capteur de profondeur, et je doute que les résultats des capteurs de profondeur soient généralement assez bons pour les artistes 3D professionnels. Un scanner à lumière structurée peut réaliser des scans avec beaucoup plus de détails capturés, sans aucun artifice de texture, et ces appareils sont également devenus plus abordables au cours des dernières années. Cela me fait me demander ce qui se produirait si HP prenait cette autre partie de numérisation 3D du Sprout — le projecteur DLP pour la numérisation à lumière structurée avec le Capture Stage — et la transformait en produit distinct abordable.
Si vous trouvez que $599 est un peu élevé pour faire vos premiers pas dans la numérisation 3D, la réduction actuelle pourrait rendre l’essai plus attrayant.
