Mis à jour le 12 juin 2018
Ce test a été mis à jour pour la sortie publique d’Eora Studio. Il avait précédemment été publié avec la version bêta de l’application.
En août 2016, j’ai écrit un article sur du matériel de numérisation 3D participatif à venir pour smartphones. L’un d’eux était un plateau tournant destiné à la photogrammétrie : Pixelio, qui, j’en suis presque certain, a cessé ses activités cette même année. Les deux autres sont des solutions de numérisation 3D qui utilisent une ligne laser comme source lumineuse et l’appareil photo du smartphone pour la capture.
J’ai testé Bevel — un accessoire à clipser pour smartphone à $89 visant à réaliser des selfies 3D — l’année dernière et j’ai conclu qu’il ne fonctionnait pas très bien. Je n’imaginais pas des consommateurs payer autant d’argent pour transporter un appareil supplémentaire afin de réaliser des selfies 3D qui ne les mettent pas en valeur, voire qui sont parfois effrayants. Et s’il existe assurément un potentiel pour capturer des selfies 3D, Sony a montré au MWC 2018 que cela peut désormais être fait sans matériel de numérisation 3D spécifique. Je l’ai testé et cela fonctionne effectivement assez bien.
Mais dans cet article, je parle de la troisième solution de cette liste de 2016 : EORA 3D. Elle utilise également un laser pour la numérisation 3D, mais elle est destinée à numériser des objets. Et sans doute aussi à un public plus professionnel.
Dans cet article, je détaille mes expériences avec EORA 3D afin de déterminer si le matériel de numérisation 3D dédié reste pertinent maintenant que la capture 3D sur smartphone s’oriente vers des solutions uniquement logicielles.
Matériel et prix
Eora3D a été financé de manière participative via Kickstarter, où il a réuni près de $600k alors que l’objectif était de $80k. L’appareil est actuellement disponible à l’achat pour $599.
C’est beaucoup plus que les $89 du Bevel évoqué plus haut, mais la comparaison est peu pertinente en matière de fonctionnalités.
Le prix de l’EORA 3D reste la moitié de ce qu’il faut payer pour le scanner de bureau à lumière structurée le plus abordable que j’ai testé, à savoir le modèle à $1190, l’EinScan-SE (Test). Il faut toutefois préciser que ce scanner à lumière structurée piloté par PC est livré avec un plateau tournant bien plus grand et une paire de caméras intégrées, de sorte que vous n’avez pas à fournir les vôtres sous la forme d’un appareil photo de smartphone.
Mais revenons à l’EORA et voyons ce que vous obtenez pour ce prix :
L’appareil principal dans la boîte EORA 3D est le scanner lui-même. C’est un lourd cylindre en aluminium usiné qui abrite une lumière laser verte dans sa tête mobile. Un bras extensible maintient fermement votre smartphone. Suffisamment fermement pour qu’il ne tombe pas si vous placez le scanner sur un trépied en utilisant le filetage standard situé sous l’appareil.
Entre le corps et la tête se trouve un anneau lumineux LED semi-transparent qui change de couleur selon l’activité du scanner. C’est esthétique, mais puisque vous regardez l’écran de votre smartphone, sa réelle utilité est discutable. Dans l’ensemble, l’EORA 3D est une belle prouesse de design industriel et d’ingénierie. Il est lourd, robuste et paraît très professionnel. C’est le genre d’appareil que les amateurs d’Apple poseront sur une étagère lorsqu’ils ne l’utilisent pas pour impressionner leurs amis et collègues.
L’appareil est livré avec un petit plateau tournant. Avec un diamètre de seulement 10 cm, il est même assez mignon. Il est également fabriqué en aluminium usiné, bien que celui que j’ai reçu présente une finition différente de celle du scanner.
Le scanner comme le plateau tournant sont alimentés par un seul adaptateur utilisant un câble répartiteur séparé. D’après mon expérience, ces câbles sont plutôt courts. Et comme les appareils en aluminium n’ont pas de dessous en caoutchouc, l’ensemble glisse facilement dès que les câbles d’alimentation sont touchés d’une quelconque manière.
Outre le problème de glissement, il est également peu pratique que le smartphone repose à plat sur la table. Il ne peut pas être rechargé ainsi, et la numérisation avec l’EORA 3D vide rapidement la batterie du téléphone parce qu’elle utilise constamment l’écran, l’appareil photo, le Bluetooth et pratiquement toute la puissance de calcul du téléphone.
Pour pouvoir effectuer plusieurs numérisations de test au cours de la journée sans que le scanner ne glisse ou que le téléphone ne se décharge, j’ai dû rendre l’installation bien moins élégante :
Le point positif : cela a fonctionné et le téléphone que j’utilise se rechargeait assez vite pour continuer à numériser.
Smartphones compatibles
Il est à noter que l’EORA 3D n’est pas à lui seul un scanner 3D complet. Vous obtenez une source lumineuse sous la forme d’une ligne laser verte, mais le logiciel utilise l’appareil photo de votre téléphone pour capturer à la fois la déformation de la ligne et des images couleur pour la texturation. L’expérience et la qualité de numérisation dépendront donc en partie des caractéristiques de votre téléphone.
Le fabricant recommandait d’utiliser un iPhone 6S ou supérieur pour des performances et une qualité optimales. J’utilise un iPhone SE pour ce test, qui offre des performances similaires dans un boîtier plus petit, de type iPhone 5. Il vous faut essentiellement un téléphone compatible ARkit. L’application iOS, appelée Eora Studio, peut être téléchargée depuis l’App Store.
Il existe aussi une application Android, disponible sur Google Play, mais elle est actuellement bien plus limitée que l’application iOS. Par exemple, elle ne propose pas encore la numérisation sur plateau tournant. Une chose que j’ai appréciée lorsque je l’ai essayée sur mon Pixel 2 est qu’il n’est pas nécessaire d’appairer manuellement le scanner en Bluetooth : elle l’a simplement détecté automatiquement et a commencé la numérisation. Je ne suis pas certain des exigences système finales, mais je suppose qu’il vous faudra un appareil récent pour tirer le meilleur parti de l’EORA 3D. Je suppose qu’un téléphone compatible ARCore est une valeur sûre.
Étalonnage
Comme la plupart des scanners 3D, l’EORA 3D doit être étalonné. Vous devez le faire avant la première utilisation et occasionnellement afin de garantir la précision. Pour cela, vous devrez placer verticalement la plaque d’étalonnage fournie. Il est intéressant de constater qu’aucun support n’est inclus pour la maintenir ainsi, et le fabricant conseille d’utiliser la boîte comme support. Selon l’emplacement de l’appareil photo de votre téléphone, vous devrez peut-être également surélever la plaque afin qu’elle s’inscrive dans le rectangle à l’écran. J’ai utilisé une pile de cartes de visite pour obtenir la bonne hauteur.
À mes yeux, cette procédure ne correspond pas vraiment au design sophistiqué du matériel. Mais la bonne nouvelle est que l’étalonnage a été grandement amélioré depuis la version bêta de l’application et détecte désormais automatiquement la plaque d’étalonnage, tout en mettant les points en surbrillance verte lorsque vous l’avez placée à la bonne distance.
Vous devrez effectuer ce processus deux fois si vous souhaitez utiliser à la fois les modes de numérisation standard et haute qualité, qui sont libellés 1MP (mégapixels) et 8MP. Lors de l’étalonnage en 8MP, il est déjà apparu que ce mode est très lent.
Positionnement du plateau tournant
J’ai testé un assez grand nombre de scanners à lumière structurée de type bureau livrés avec des plateaux tournants, comme le HP S3, l’EinScan SE/SP et Scan in a Box. Tous disposent de moyens permettant de détecter l’emplacement de l’axe central du plateau tournant par rapport au scanner, soit en utilisant une petite plaque d’étalonnage, soit en faisant pivoter l’objet de quelques degrés dans les deux sens.
Les premières versions de l’application EORA 3D demandaient à l’utilisateur de placer manuellement le plateau tournant à un endroit très précis en se guidant avec le laser, mais la dernière application Eora Studio demande seulement d’aligner un réticule dans le viseur avec une croix sur le plateau tournant. C’est beaucoup plus simple.
Il est à noter que la numérisation sur plateau tournant ne fonctionne que lorsque le scanner est placé à plat sur la même surface que le plateau tournant. C’est très limitant, car la plupart des petits objets se numérisent mieux avec un léger angle plongeant. Dans ce mode, l’EORA 3D ne peut en pratique numériser que les côtés des objets.
Numérisation
Vous pouvez utiliser l’EORA 3D avec ou sans le plateau tournant. Si vous ne souhaitez pas l’utiliser, il suffit de le déconnecter et le logiciel passe en mode numérisation unique. Si un plateau tournant est alimenté et appairé, vous avez la possibilité de définir le nombre d’arrêts (entre 4 et 10) et d’exécuter le mode d’alignement du plateau tournant en maintenant appuyé le bouton déclencheur à l’écran. Je préférerais disposer de boutons dédiés pour ces fonctions.
Le mode numérisation unique vous donne davantage de souplesse concernant les tailles et le placement des objets. Il peut être pratique pour capturer des reliefs peu profonds sur des objets plats, mais il est peu utilisable pour les objets incurvés. Le laser se déplace sur l’objet, mais puisqu’il est projeté selon un angle, vous obtiendrez toujours des trous dans les numérisations.
En mode numérisation unique, il est plus judicieux de passer au mode 8MP (Détail), puisque le temps requis pour une numérisation unique reste acceptable (environ une minute). Pour les numérisations sur plateau tournant, qui nécessitent 10 arrêts, le temps total de numérisation est devenu trop long à mes yeux pour être utilisable dans un flux de travail professionnel.
Contrairement aux versions bêta de l’application, le nouvel Eora Studio m’a permis de réaliser sans problème une numérisation sur plateau tournant à 10 arrêts en mode 8MP (Détail). Cela a toutefois produit un nuage de points de 200+MB.
La numérisation avec le plateau tournant en mode 1MP (Rapide) a bien fonctionné et, comme son nom l’indique, est raisonnablement rapide. Le nombre par défaut d’arrêts par rotation est désormais de 10, et j’apprécie le fait que le plateau tournant accélère et décélère doucement. Cela prend un peu plus de temps, mais évite que les objets délicats ou légers ne bougent.
Il convient de noter que
Alignement
Il est important de comprendre que, contrairement à la plupart des logiciels de numérisation 3D sur PC, l’application EORA n’aligne pas activement les différentes numérisations sur plateau tournant. Les premières versions bêta de l’application alignaient les numérisations sur plateau tournant en les plaçant simplement les unes à côté des autres. La qualité de l’alignement dépendait donc fortement de la précision avec laquelle vous aviez placé le plateau tournant.
La nouvelle application Eora Studio a abandonné cette fonction et s’appuie à la place sur un algorithme d’alignement qui demande aux utilisateurs de définir 7 points uniques dans deux numérisations distinctes de leur choix. Je trouve que 7 points, c’est beaucoup pour commencer, et j’ai également eu du mal à les placer avec précision. Même en zoomant sur les numérisations, utiliser un doigt sur un écran tactile n’est pas très précis pour placer des points. Mon écran de 4 pouces a rendu cela encore plus difficile, et j’imagine que cela fonctionne un peu mieux sur un téléphone de 6 pouces.
Malheureusement, l’application utilise les points effectivement sélectionnés pour l’alignement au lieu d’employer un algorithme d’enregistrement global. Cela signifie que l’alignement dépend entièrement des points que vous sélectionnez, et que la capacité à définir de bons points dépendra de la disponibilité de points nets sur l’objet. Comme chaque numérisation partielle ne contient qu’une très petite portion de l’objet, il peut parfois être difficile de trouver ne serait-ce que 7 points correspondants. Cela dit, l’alignement disponible est très rapide — même sur un iPhone SE — et vous pouvez également choisir d’exporter les données brutes du nuage de points et d’aligner les numérisations dans un programme 3D de bureau comme MeshLab ou CloudCompare.
Édition
L’application intègre quelques fonctions d’édition de base, mais la version actuelle se limite à effacer les parties indésirables. Cela fonctionne assez bien, car vous pouvez désormais l’utiliser comme un outil lasso pour sélectionner et supprimer d’un coup des parties du modèle entier, plutôt que numérisation par numérisation. Il reste cependant un peu difficile de le faire avec précision sur un petit smartphone, et j’aimerais beaucoup disposer d’une fonction automatique de suppression du plateau tournant ou de la base.
Exportation
Vous pouvez exporter vos numérisations sous forme de nuages de points bruts au format PLY pour un alignement et un maillage externes, mais Eora Studio peut désormais aussi créer des maillages étanches colorés au format PLY, STL ou OBJ. Il faut toutefois noter que leur résolution est très faible et que, puisque la coloration s’effectue par sommet plutôt qu’au moyen de cartes de texture UV, la qualité couleur des maillages est elle aussi faible, comme vous le verrez dans les exemples que je publierai dans la dernière partie de ce test.
Les pages d’aide d’EORA 3D proposent un guide expliquant comment mailler le nuage de points PLY à l’aide du logiciel CloudCompare, mais c’est assez complexe et, aux fins de ce test et pour effectuer des comparaisons équitables, je souhaitais utiliser les capacités de maillage natives de l’application EORA.
J’ai exporté mes fichiers vers Dropbox, mais vous pouvez également les envoyer vers d’autres applications ou par e-mail. Vous pouvez lier l’application EORA 3D à votre compte Sketchfab, mais cela ne prend en charge que l’exportation des maillages, et non des nuages de points bruts. Les nuages de points que j’ai intégrés ci-dessous ont été traités avec MeshLab pour fusionner toutes les numérisations distinctes en un seul fichier de nuage de points.
Résultats
Pour commencer, voici la basket pour tout-petit que je numérise souvent. Les deux premières intégrations sont des nuages de points bruts exportés depuis Eora Studio. L’exportation se compose de 10 fichiers PLY distincts, mais je les ai fusionnés en un seul pour l’affichage avec MeshLab — l’alignement a toutefois été strictement réalisé dans l’application. Le premier a été numérisé en mode 8MP/Détail (et édité dans l’application pour supprimer le plateau tournant), et le second en mode 1MP/Rapide. Vous pouvez désactiver les couleurs en appuyant sur 3 sur votre clavier.
https://sketchfab.com/models/4dbb4fc15e404fb09dd5582ad79098a9
https://sketchfab.com/models/b04935bd2e394125a0c530b5f88c360e
La numérisation en résolution supérieure a clairement produit un nuage de points plus dense (3 millions contre 850 mille) et, si l’alignement n’est pas parfait, il est raisonnable pour un alignement rapide sur téléphone reposant sur des points manuels. Le placement des points était également assez facile en raison des nombreux détails de la basket. La numérisation haute résolution contient toutefois beaucoup plus de bruit.
La version basse résolution est en réalité assez détaillée et beaucoup plus lisse. Elle est aussi bien moins gourmande en mémoire et serait plus facile à post-traiter. Mais si vous zoomez sur cette numérisation, vous verrez rapidement à travers les points.
Pour comparer les détails capturés, j’ai choisi de la comparer au scanner de bureau à lumière structurée EinScan-SE que j’ai mentionné dans l’introduction, qui produit un modèle maillé et non un nuage de points ; c’est donc un peu comme comparer des pommes et des oranges, mais suivez-moi.
https://sketchfab.com/models/04c5182c59f64b39b1cc4d1772d28647
Il est un peu difficile de comparer et d’évaluer pour un œil non averti, mais en mode haute résolution, l’Eora 3D capture une quantité impressionnante de détails. Le problème est que transformer cette matière brute en quelque chose d’aussi lisse et poli que le résultat de l’EinScan-SE requiert beaucoup de post-traitement sous la forme d’enregistrement, de filtrage du bruit, de maillage et de remplissage des trous. C’est une procédure en un clic dans le logiciel PC EinScan, mais avec l’Eora3D, ce n’est actuellement possible qu’au moyen d’étapes complexes dans des logiciels de bureau tiers — pas dans l’application mobile Eora Studio elle-même. Du moins si vous souhaitez obtenir un résultat final de haute qualité.
L’application Eora possède bien une fonction qui effectue le maillage et le remplissage des trous pour générer un maillage unique et étanche, mais le résultat est de très faible qualité :
https://sketchfab.com/models/2691eba4afd64f8c8321b9d462e51f53
À mes yeux, c’est assez médiocre. Et parce que la coloration est également effectuée par sommet au lieu d’utiliser une carte de texture haute résolution, le résultat n’est utilisable pour aucun usage auquel je puisse penser.
Cela m’a totalement surpris, car les tests que j’avais réalisés avec la version bêta de l’application étaient plus prometteurs. Cette version ne pouvait mailler que les numérisations partielles et ne pas les fusionner en un maillage unique. Elle ne pouvait pas non plus coloriser les maillages. Mais en fusionnant les maillages et en les colorisant avec les données du nuage de points dans MeshLab (j’ai réalisé un tutoriel vidéo de ce processus), le résultat est loin d’être parfait mais, à mes yeux, il montrait un meilleur potentiel de résultats de maillages colorés que ce que l’application Eora Studio actuelle est capable de produire.
https://sketchfab.com/models/92f198210c58484495a321c3987d4864
Mais encore une fois, j’ai principalement effectué ces opérations dans des logiciels PC de bureau. Les futures versions d’Eora Studio devront prouver que cela est réellement possible sur mobile.
Voici un autre exemple de numérisation provenant de l’Eora3D. Cette fois, un nuage de points en mode Rapide (1MP), suivi de la version maillée dans l’application.
https://sketchfab.com/models/46f8c9bd01864e07b4a470a94e92f096
https://sketchfab.com/models/874240e2df7c4f3c91a907c4d930d0e3
Bien que le nuage de points ne soit pas parfaitement aligné, la quantité de détails est à nouveau appréciable. Je préfère en réalité les résultats du mode Rapide (1MP) aux numérisations Détail (8MP), car ils sont suffisamment détaillés pour moi et plutôt lisses. Ce nuage de points peut être transformé extérieurement en un joli maillage. Comme vous pouvez le voir, le maillage dans l’application n’est, là encore, pas très réussi. C’est aussi un modèle qui fonctionnerait bien mieux si je pouvais fusionner deux numérisations à 360 degrés parce qu’il est assez haut.
Voici la figurine de chien des captures d’écran. Il s’agit de la version maillée dans l’application, exportée directement vers Sketchfab et intégrée ici :
https://sketchfab.com/models/ecae988462d8423f840d41058eeadd0d
La création d’un maillage étanche à partir d’un nuage de points multi-numérisations à 360 degrés qui n’est pas parfaitement aligné a ses limites. Cela entraîne des artefacts tels que la géométrie parasite. Ainsi, à ce stade, Eora 3D n’est pas la meilleure solution pour ceux qui souhaitent réaliser rapidement des numérisations de leur collection de figurines d’animaux et les exporter directement vers Sketchfab, ou par exemple en faire des impressions 3D. Mais soyons réalistes : ce public cible ne dépensera de toute façon pas $599 pour un scanner.
Les publics plus vraisemblables sont les personnes qui veulent réaliser des numérisations 3D de petits objets avec un appareil portable et constatent qu’un capteur de profondeur infrarouge ne fournit pas le niveau de détail dont elles ont besoin. C’est particulièrement le cas pour des usages de type ingénierie axés sur des objets techniques. Voici donc une numérisation à 360 degrés d’une perceuse électrique. Je l’ai effectuée avec le plateau tournant pour gagner du temps, mais en raison de la hauteur de l’objet, il aurait été préférable de la réaliser manuellement avec un trépied selon un léger angle plongeant. Elle a été numérisée en résolution Rapide (1MP), et voici le nuage de points brut.
https://sketchfab.com/models/5168d5f91a474e20b734affd2ce18b5c
Indépendamment de l’alignement, ce résultat offre beaucoup de détails, tant en matière de couleur que de géométrie. Il est probablement suffisamment bon pour des cas d’usage de contrôle qualité. Il est intéressant de noter que le résultat sur les surfaces sombres et noires semble dépendre de l’angle du laser et de l’appareil photo. On peut presque imaginer une ligne passant à travers l’étiquette sur le côté et l’avant de la perceuse, là où les parties noires disparaissent de la capture.
Pour terminer ce test, je voulais numériser quelque chose d’encore plus technique, et plus petit. Ci-dessous se trouve un nuage de points brut d’une numérisation unique en mode Détail (8MP) d’un module RAM d’ordinateur portable.
https://sketchfab.com/models/26ef932976be41a69cd93e5268220d79
C’est un très petit objet et la numérisation est très détaillée. Certes, il y a du bruit, mais cela pourrait très bien être dû à l’appareil photo de l’iPhone SE, qui n’est pas aussi sensible à la lumière que les modèles plus récents. Il est également intéressant que l’impression sur l’étiquette ait été reconnue comme de la profondeur. Mais le fait que l’on puisse lire Made in Korea dans la géométrie en dit long sur le niveau de détail.
Verdict
Dans son état actuel, je pense que l’utilisation d’un laser pour numériser des objets avec un smartphone est un concept intéressant. En particulier maintenant que la plupart des numérisations mobiles évoluent vers des solutions en temps réel uniquement logicielles, il existe un manque pour les modèles 3D précis à l’échelle et très détaillés. Et l’EORA 3D peut capturer des détails sur la plupart des surfaces qui sont bien plus fins que ceux des numérisations réalisées avec des capteurs de profondeur de prix similaire. Il est même comparable à des scanners 3D de bureau sur PC plus coûteux en termes de pure qualité géométrique.
Le design industriel de l’EORA 3D est impressionnant, mais il présente quelques inconvénients pratiques, comme l’absence de patins caoutchoutés en dessous pour empêcher tout déplacement accidentel du scanner ou du plateau tournant, et le fait que le port de charge du téléphone n’est pas accessible lorsque le scanner est posé à plat sur une table. Ce dernier point est crucial, car la numérisation 3D et le traitement vident rapidement la batterie.
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Eora Studio est une amélioration par rapport à la version bêta que j’avais testée auparavant, mais il lui manque encore des fonctions importantes. L’alignement fondé sur une sélection manuelle de caractéristiques est difficile à réaliser avec précision sur un petit écran tactile. Et sélectionner 7 points distinctifs peut être difficile sur certains objets. Puisqu’il n’y a pas d’enregistrement global, l’alignement sera un coup de chance.
Il existe désormais une fonction de maillage étanche, mais même sur une numérisation à 360 degrés bien alignée, elle donne des résultats médiocres qui ne rendent pas justice aux numérisations brutes très détaillées. Les maillages présentent une géométrie de faible qualité recouverte de couleurs par sommet de faible qualité. Il y a ici un réel besoin de mappage de texture UV.
Dans son état actuel, si vous avez besoin de plus que des nuages de points, la numérisation avec l’EORA 3D requiert la connaissance de logiciels externes d’édition de maillage tels que MeshLab ou CloudCompare afin de créer des maillages utilisables. Et bien qu’ils soient tous deux open source et gratuits, ils ne sont pas très faciles à utiliser. Or, je pense que c’est dans l’expérience utilisateur que les solutions de numérisation mobile peuvent offrir le plus de valeur.
Si les nuages de points sont tout ce dont vous avez besoin, notamment pour réaliser des numérisations uniques, ce scanner présente beaucoup de potentiel. Le mode Rapide (1MP) est effectivement rapide et peut donc être pratique pour le contrôle qualité. Le mode Détail (8MP) offre des numérisations plus détaillées, mais il est très lent et a ajouté significativement plus de bruit lors de mes essais.
En conclusion, il faut garder à l’esprit que ce test repose sur la première version d’Eora Studio rendue publique. La qualité et le flux de travail s’amélioreront certainement avec le temps, à mesure que l’application elle-même et les algorithmes sous-jacents progresseront.
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