Précision et résolution en numérisation 3D
Introduction
En général, la précision signifie la proximité d’une mesure par rapport à sa valeur réelle. En numérisation 3D, la précision fait généralement référence à la précision d’un seul balayage, mais il existe également la précision volumétrique.
En ce qui concerne la résolution, dont la définition générale est la netteté d’affichage d’une image, il peut également y avoir deux valeurs en numérisation 3D. Les fabricants de scanners 3D font généralement référence à la résolution du maillage – c’est-à-dire la distance entre les points d’un nuage de points (maillage 3D) – lorsqu’ils spécifient la résolution. Mais certains spécifient également la résolution de mesure.
Tous ces termes peuvent être un peu déroutants, et la numérisation 3D est déjà une technologie assez complexe. Revoyons les bases ensemble !
Précision en numérisation 3D
Qu’est-ce que la précision ?
La définition générale de la précision est la justesse de la mesure par rapport à sa valeur réelle ou tolérable. Elle est souvent confondue avec la répétabilité, qui est la proximité entre différentes mesures (d’une même cible). Le graphique ci-dessous permet de bien visualiser la différence entre la précision et la répétabilité :
En matière de numérisation 3D, la précision est la proximité des mesures du scanner par rapport à la taille réelle de l’objet. Si vous mesurez un cube à l’aide d’un pied à coulisse et que vous obtenez une largeur de 200 mm, mais que votre scanner, lui, capture une largeur de 205 mm, cela veut dire qu’il n’est pas très précis.
Il existe deux types de spécifications de précision dans la capture 3D : la précision de capture unique et la précision volumétrique.
Précision versus précision volumétrique
Dans les fiches techniques, la précision signifie souvent la précision d’un seul balayage. Il s’agit de la précision d’une seule capture d’image, ou d’un seul point du nuage.
Exemple : Précision de 0,05 mm.
La plupart des fabricants de scanners 3D spécifient également la précision volumétrique. Il s’agit de la précision de plusieurs captures, et cette précision globale diminue avec la taille de la pièce numérisée.
Exemple : Précision volumétrique de 0,05 mm + 0,15 mm/m.
En suivant nos exemples, si votre pièce mesure 2 mètres de long, la précision globale de votre numérisation sera de 0,05 + (0,15*2) soit 0,035 mm. Sacrée différence par rapport à la précision d’un seul scan ou point ! La précision volumétrique est donc plus importante à prendre en compte que la précision d’un seul balayage, surtout si vous souhaitez numériser des objets de grande taille (par exemple, des voitures).
Cela dit, certains scanners 3D dotés de modules de photogrammétrie peuvent construire une sorte de squelette 3D de l’objet (grâce à des marqueurs adhésifs) avant de le remplir avec le reste. Les marqueurs sont des points de référence précis pour les scanners 3D, comme un dessin à relier les points. En utilisant un « squelette » issu de la photogrammétrie, vos données seront forcément plus précises.
Remarque : la photogrammétrie est une technologie de numérisation 3D qui consiste à prendre plusieurs photos d’un objet sous différents angles afin de calculer sa forme et sa taille.
Quelle est la fiabilité de ces spécifications ?
Les fabricants indiquent des spécifications maximales ayant été obtenues dans des conditions idéales. Si le fabricant a enregistré une précision de 0,05 mm dans son laboratoire, cela ne signifie pas que vous serez en mesure d’obtenir la même précision dans vos locaux.
En fait, la précision d’un scanner peut dépendre d’un certain nombre de facteurs :
- La température (un scanner 3D ne fonctionnera pas de la même manière à 40°C qu’à 20°C)
- L’étalonnage (avez-vous bien calibré votre scanner 3D ? Le faites-vous régulièrement ?)
- La personne qui effectue la numérisation (bien qu’il y ait moins de place pour l’erreur avec les scanners 3D d’aujourd’hui et de demain, et leurs logiciels deviennent plus intuitifs et intelligents)
Autre point important, les fabricants de scanners 3D ne suivent pas tous les mêmes normes pour mesurer la précision de leurs scanners. Si une grande précision est de la plus haute importance pour vos applications, recherchez des marques qui ont des certifications VDI/VDE et/ou ISO, par exemple.
Résolution des scanners 3D
Qu’est-ce que la résolution ?
La résolution peut signifier beaucoup de choses différentes en fonction de ce dont vous parlez (photographie, filmographie, impression, …), mais elle a la même signification fondamentale. Il s’agit d’un terme technique informatique qui caractérise « la qualité de la capture de la réalité ».
Avec les écrans, par exemple, la résolution est liée au nombre de pixels disponibles pour recréer une image. Plus il y a de pixels, meilleure est la résolution et la qualité de l’image (plus votre image paraîtra propre et nette). Nous pouvons le voir clairement avec l’exemple du cercle ci-dessous :
Dans le domaine de la numérisation 3D, il existe un type principal de résolution : la résolution de votre maillage 3D, aussi appelée « résolution du maillage ». Mais certains fabricants spécifient également la « résolution de mesure ».
Résolution du maillage
Le plus souvent, la « résolution » ou « résolution 3D » dans les fiches techniques fait référence à la résolution du maillage 3D obtenu. Elle est principalement mesurée en distance point à point – c’est-à-dire la distance entre deux points 3D dans un nuage de points – car c’est la plus facile à comprendre. Plus les points de votre maillage sont proches les uns des autres, plus il sera beau. La distance point à point est parfois aussi appelée « distance spatiale entre les points » ou « distance entre les points ».
La résolution peut également être mesurée en PPS (points par scan). Plus votre maillage comprend de points, plus il sera lisse et détaillé. Cela peut être comparé à la qualité d’impression 2D, où plus votre fichier contient de PPI (points par pouce), plus votre impression sera nette.
N’oubliez pas qu’une résolution de maillage plus élevée implique des temps de chargement plus longs et des fichiers plus lourds. Si vous n’avez pas vraiment besoin d’une définition extrêmement élevée, il est inutile de sur-solliciter votre RAM/GPU et d’alourdir votre disque dur.
Remarque : dans tous les cas, vous devrez probablement investir dans un PC haut de gamme, de qualité gaming, afin d’exécuter le logiciel de numérisation 3D et de charger l’énorme quantité de données capturées. Certains des ordinateurs avec lesquels nous avons travaillé pour des scanners 3D haut de gamme coûtaient plus de 5 000 €.
Résolution de mesure
La résolution de mesure se traduit par le nombre de points que le scanner est capable de capturer dans une zone donnée. Plus il y a de points par unité de surface, mieux c’est.
Mais au final, ce qui compte vraiment, c’est la résolution du maillage qui peut être obtenu et utilisé dans le logiciel après calcul. Dans certains cas, le logiciel calcule une moyenne de plusieurs points de mesure pour générer un seul point de maillage (un sommet).
Notez que les exigences en matière de résolution de maillage sont relatives et non absolues : sur une arête vive, il faut une bonne résolution ; sur une surface plane, seuls quelques points sont nécessaires. Certaines suites logicielles de numérisation 3D optimisent les maillages en conséquence pour éviter de stocker des données lourdes et inutilisables (et d’étouffer votre PC) pour rien.
Remarque : comme métaphore, prenons le corps humain et ses récepteurs sensoriels. Nous avons des milliers de récepteurs au bout de nos doigts, que nous utilisons pour toucher et interagir avec presque tout. Notre dos, en revanche, possède très peu de récepteurs sensoriels.
Conclusion
De nombreux termes différents sont utilisés à travers les différents sites de fabricants et les fiches techniques de leurs scanners 3D. Ce qui compte vraiment, c’est la précision volumétrique et la résolution du maillage, et la façon dont elles répondent à vos besoins spécifiques.
En outre, si les spécifications de précision et de résolution sont utiles pour comparer facilement et rapidement un scanner 3D à un autre, elles ne doivent pas être des facteurs décisifs en soi. Vous devez également tenir compte des certifications, de l’historique, du logiciel, du service clientèle, etc. d’une marque.
N’hésitez pas à nous contacter si vous avez des difficultés à choisir un scanner 3D ou si vous n’êtes pas sûr de ce dont vous avez besoin pour votre cas d’utilisation (et votre budget !).
