Une réalisation de lenticulaires à partir de modèles 3D

Trace des opérations d’une réalisation de lenticulaires à partir de modèles 3D créés par photogrammétrie en Mai - Juillet 2022

Généralités

La production des images du modèle 3D

• Le transfert du modèle
• L’animation
• L’animation doit être linéaire et non progressive.
• Réglage de la caméra
• Générer la série d’images directement pour le lenticulaire.

La production de l’image entrelacée en fonction du réseau cible

• Choix d’un réseau, taille et caractéristiques de la série d’images à produire
• Calibrage
• Entrelaceur et impression
• Assemblage image entrelacée / réseau : opération délicate.

Diverses pages sur les modèles 3D sont disponibles sur le site
pour les modèles 3D, liste www.image-en-relief.org/stereo/component/tags/tag/modeles-3d
et sur le lenticulaire, liste https://www.image-en-relief.org/stereo/component/tags/tag/lenticulaire .
  Ces pages donnent des références sur les logiciels et fournisseurs utilisés ainsi que sur d’autres logiciels et fournisseurs

Généralités

Cette production de lenticulaire fait partie d’un projet global d’utilisation de modèles 3D réalisés par photogrammétrie, pour présentation, publication, couple stéréo, vidéo 3D, impression 3D, lenticulaire, visite virtuelle), etc… (cf. www.image-en-relief.org/stereo/441-modeles-3d ) .

Un modèle 3D représente un objet réel en étant réalisé à partir d’un ensemble de photos prises tout autour de lui (réalisation par photogrammétrie). La structure géométrique très fine est habillée par des extraits des photos (« texture »). Cela permet des images (« rendus ») réalistes à partir de n’importe quel point de vue obtenu facilement par rotation et zoom.

Pour réaliser un lenticulaire, une série d’images alignées est générée en fonction du réseau lenticulaire visé (nombre, taille, positions).

Pour réaliser ensuite et imprimer l’image lenticulaire « entrelacée » il faut s’assurer de l’adéquation parfaite entre le réseau et l’image : en fonction de l’imprimante et du réseau visé, une calibration est réalisée et utilisée pour créer l’image entrelacée regroupant la série d’images sources.

La production des images du modèle 3D

• Le transfert du modèle

Les modèles sont créés par photogrammétrie à partie d’un ensemble important de photos, par un logiciel spécifique de création photogrammétrie (cf. « Modèles 3D > Logiciels, formats de fichier, lexique - modélisation 3D » ) J’utilise Metashape ; autre choix de membre du SCF : 3DF ZEPHYR . Voir aussi « Prise de vue pour modèle 3D par photogrammétrie » sur le site

Ces modèles de création ne génèrent pas facilement les images voulues => transport entre logiciels !

On exporte le modèle puis on l’importe dans un modèle de manipulation 3D (ici Blender)

L’exportation comprend un fichier de description géométrique (.obj) et un fichier photo de texture (.jpg). Remarques : d’autres représentations existent ; des suites de logiciels professionnels peuvent fournir des ponts entre les opérations, mais sans doute à des prix professionnels et des apprentissages ad hoc.

Pour le transfert du modèle, voir « Modèles 3D > Blender : récupérer un modèle créé par photogrammétrie »
et … la prise en main du logiciel de manipulation (Fiche « Modèles 3D > Blender - Prise en main »)

• L’animation

Dans Blender on réalise une animation, la caméra tournant autour d’un point situé sur le sujet. On paramètre l’animation afin de pouvoir en tirer un nombre défini d’images régulièrement espacées dans un angle voulu.
Voir « Modèles 3D > Blender et animation » notamment partie « Faire tourner la caméra autour d’un point choisi » avec copie d’écran commentée d’un exemple avec rotation horizontale
Un tutoriel vidéo pour animation simple :
« #15 | ANIMATION CAMERA - La formation complète en français pour débuter sur Blender 2.8 [TUTO FR] »
« https://www.youtube.com/watch?v=CJwf61VDPlY » 

On peut aussi faire “tourner” la scène devant la caméra, comme l’explique Dplenticular : https://dplenticular.com/fr/procede/creation-dune-image-en-relief/ § « Utilisation d’un logiciel 3D » Mais si on garde des éclairages liés à la scène principale, il vaut mieux utiliser la rotation de la caméra.

On génère des images (“rendering”) à des angles différents. Le nombre d’images générées dépend du type de réseau utilisé (LPI) et de la résolution finale de l’image lenticulaire.

Remarque : une autre méthode consisterait à déplacer la caméra virtuelle horizontalement. Ce serait équivalent au déplacement d’une caméra réelle sur un rail, en l’orientant à chaque fois sur un même point du sujet. En pratique il reste à trouver la façon de le simuler dans le logiciel. Mais il reste aussi à examiner les implications de l’une ou l’autre méthode en effet de distorsion ou de courbe.  

L’animation avec une caméra tournant autour d’un point situé sur le sujet a des avantages pratiques. L’alignement des diverses vues est réalisé par construction.

On peut paramétrer une animation avec le nombre d’images voulues = nombre de frame, et imposer l’angle de la première et de la dernière image produite.

• L’animation doit être linéaire et non progressive.

Par défaut, Blender simule un démarrage et une arrivée lente avec une vitesse intermédiaire élevée (courbe de Béziers.

Il faut imposer une progression linéaire ; Utiliser la zone fenêtre « Graph Editor », sélectionner « Object Transformation » clic droit => menu > « Extrapolation Mode » > « Linear Extrapolation »

• Réglage de la caméra

Position de la caméra horizontalement.

Position de l’axe de rotation : au centre du sujet en hauteur et profondeur ; le positionnement en profondeur (y) permet d’équilibrer le jaillissement.

La focale de la caméra et la distance caméra-sujet sont réglées en fonction du cadrage et de la taille voulue des images, taille définie dans les propriétés de sortie (cela m’a demandé pas mal d’essais).

La taille de sortie du logiciel d’entrelacement (Grape) est paramétrée (en 1/10° de mm). Les images utilisées, issues de l’animation, doivent avoir le bon ratio cible, la mise à l’échelle est réalisée par l’entrelaceur.

La taille des images en sortie de l’animation (entrée de l’entrelacement) est paramétrable ; dans propriétés de sorties (Output Properties) on définit largeur et hauteur en px (Attention à régler la focale quand on modifie le ratio).
Question faut-il une forte définition ? Essai sur même sujet (homme du couple) pour un lenticulaire de 24cmx15cm environ, avec 2 définitions l’une de 1920 x 1200 (2,3 M pixels) l’autre de 6720 x 4200 (29 M pixels, 237*148mm, 30secondes par frame). L’apport de la haute définition n’est pas très flagrant !

• Générer la série d’images directement pour le lenticulaire.

Comme la dimension voulue (en px) le nombre de « frame » est paramétré dans les propriétés de sorties (Output Properties), il reste à utiliser l’animation.

En sortie on ne déclare pas un format de fichier vidéo mais un format photo (jpeg notamment) dans propriétés de sorties (Output Properties), partie Output > File Format. On déclare aussi le répertoire de sortie toujours dans Output.

La fonction Render > Render animation génères des fichiers numérotés séquentiellement sur 4 chiffres.

Pour l’entrelacement le logiciel minimaliste Grape nécessite une série de fichier « 1.jpg », « 2.jpg », … « 10.jpg, …  Il faut donc supprimer les 0 en trop à gauche, j’utilise pour cela le logiciel « File Renamer – Basic »

Remarque : passer par un fichier mp4 est déconseillé. L’animation peut fournir un fichier vidéo (mp4) et il est possible d’extraire toutes les images de ce fichier notamment avec ffmpeg (d’après https://fr.italiannainn.com/869468-extract-all-video-frames-as-WUIAAU ) Cependant comme il y a de la compression, les frames intermédiaires ne sont pas de bonne qualité !

La production de l’image entrelacée en fonction du réseau cible

Des logiciels gratuits et payant existent pour réaliser l’image entrelacée. Il faut au minimum deux fonctions nécessaires : calibration et entrelaceur. Beaucoup de logiciels comprennent ces 2 fonctions (plus d’autres)

Voir liste de logiciels dans fiche ad hoc. J’ai utilisé la paire de logiciels rustiques et gratuits de pop3dart : fPitch et Grape.

• Choix d’un réseau, taille et caractéristiques de la série d’images à produire

Les combinaisons sont très variables.

Taille du réseau exprimée en LPI =“lenticules per inch” : 1 inch = 2.54 cm

D’où la taille des lenticules en mm : 75LPI => 0,333mm    50 LPI => 0,508mm   28LPI**) => 0,907mm -- ou plutôt à 0,898 mm car "28LPI" serait une abréviation de "28,28 lpp" voir note **)

Une définition d’image en 720pixels/pouce fournit des points de 0,035mm,
Un lenticule en 50LPI correspond alors à 14,4 points, un lenticule à 28LPI correspond à 25,7 points -- ou plutôt à 25,4 pour 28,28 lpp

28LPI *24 images par lenticule = 672 ppp   -- ou plutôt 28,28lpp *24 images par lenticule = 679 ppp

** ) 28 LPI : Henri Clément indique : " le réseau appelé en court <28 LPI> doit avoir pour vrai titre <28,28 lpp>.
"En effet, l'absence des deux décimales est pour moi source d'inconvénients. "
"Le vrai calibrage "usine" du réseau est vraiment (et volontairement) 28,28 lpp, car 28,28 est la vraie valeur intermédiaire entre 20 et 40. "
"(tous les photographes vous le diront, du moins ceux qui savent que le diaph entre en f/2 et f/4 est f/2,828 ...)."
"L'angle d'ouverture est bien de 37°. Du coup, le pas de ce réseau est 25,4 ÷ 28,28 = 0,898 mm, valablement arrondi à 0,9 mm avec très peu d'erreur."

Le nombre d'images entrelacées et la profondeur possible dépendent de la résolution de l'image imprimée et de la densité du réseau .
D'où nombre d'images source = Nombre de pixels/pouce / LPI ... en arrondi
(d'après Yitzhak Weissman https://www.pop3dart.com/post/stereo-photography-for-lenticular-print)
Selon Henri Clément : " Le rapport  <Résolution du fichier d'impression ÷ linéature du réseau > correspondrait de façon très grossière au nombre minimal d'images-source à utiliser.
Il précise : "La vraie information est que < le nombre d'images à entrelacer est le nombre de lentilles traversées par la plus grande parallaxe observée dans le tirage>.
"Autrement dit, on cherche dans le fichier de tirage le point qui se déplace le plus, et on compte le nombre de lentilles que ce point traverse :
"ce nombre est le nombre d'images-source à utiliser pour obtenir un résultat optimum. Je confirme et signe.

Pour ma part avec une impression en 720pixels/pouce, j'ai réalisé des entrelacements de 14 images pour un réseau 50lpi et de 25 images pour un réseau 28lpi.
Des essais avec plus d'images m'ont donné des résultat flous.
Mais Henri Clément indique que le nombre d'images ainsi calculé est une borne inférieure, le flou obtenu pourrait venir d'un problème de calcul du logiciel entrelaceur ...
 
Pour les réseaux possibles, voici quelques caractéristiques de réseau chez dplenticular :

Source : https://dplenticular.com/technology/lenticular-depth-calculator/

Note dplenticular "La résolution est calculée en PPI, pas en DPI" == > voir note bas de page

** ) 28 LPI : Henri Clément indique : " le réseau appelé en court <28 LPI> doit avoir pour vrai titre <28,28 lpp>.
"En effet, l'absence des deux décimales est pour moi source d'inconvénients. "
"Le vrai calibrage "usine" du réseau est vraiment (et volontairement) 28,28 lpp, car 28,28 est la vraie valeur intermédiaire entre 20 et 40. "
"(tous les photographes vous le diront, du moins ceux qui savent que le diaph entre en f/2 et f/4 est f/2,828 ...)."
"L'angle d'ouverture est bien de 37°. Du coup, le pas de ce réseau est 25,4 ÷ 28,28 = 0,898 mm, valablement arrondi à 0,9 mm avec très peu d'erreur."

Pour des essais, Henri Clément préconise le 3D 50 LPI (formats A5 ou A4 ?), le 28 LPI convenant mieux à des formats de l’ordre de 60cm.

Avis de Pierre Saint Ellier : « J’ai fait plusieurs réalisations avec des feuilles de 50 LPI pour des petits formats de l’ordre du A5 et 20 LPI pout le A4. Faire du 50 LPI sur du A4 ce n’est pas évident lors du collage de la photo sur la feuille lenticulaire. »

Mes premiers essais utilisent du réseau 50LPI, avec des images entrelacées imprimées sur du papier photo glacé (>200g/m²) en A4. Les dimensions choisies laissent des marges pour les repères de calage, mais aussi un peu plus pour faciliter le calage au moment de l’assemblage. Au maximum du 27 x 18cm (ratio 3x2) et 19,5x19,5cm en format carré.  Une fois les dimensions cibles choisies, j’en déduit les tailles des images individuelles en pixels sans avoir besoin de viser une très haute définition comme indiqué ci-dessus.

• Calibrage

Il faut calibrer son imprimante pour le réseau choisi, sur une feuille réelle, afin d’adapter les paramètres de l’entrelaceur au couple imprimante / réseau.  Une image de calibration, créée par fPitch, est imprimée avec l’imprimante cible et positionnée sur une feuille du réseau ; l’examen fournit un nombre précis de LPI (ex : 50,01 LPI pour une feuille de 50LPI sur mon imprimante XP-970) Ce nombre précis de LPI est alors fourni au logiciel entrelaceur afin de générer l’image entrelacée à partir de la série produite.

• Entrelaceur et impression

L’entrelaceur Grape est minimaliste, on peut lui fournir les différents paramètres sous forme de petit fichier texte. Les images doivent provenir d’un dossier particulier et être nommée avec un simple numéro à partir de 1 ; cette suite détermine le nombre total d’images prises en compte.  Le logiciel procède à la mise à l’échelle et à la production d’un fichier tif de définition paramétrée, ici 720pixels/pouce.
Les imprimantes Epson pour particulier proposent généralement une « Qualité d’impression » maximum de 720pixels/pouce ; ne pas confondre avec la précision nominale affichée « Résolution de l’impression : 5.760 x 1.440 pixels/pouce (ppp) » ; fournir un fichier en entrée de 1440 pixels/pouce ne change pas le maximum de qualité d’impression.

Le paramètre « lpic » correspond au résultat du calibrage imprimante/réseau.
On imprime donc le résultat avec cette définition, en taille réelle.

• Assemblage image entrelacée / réseau : opération délicate.

Le film adhésif est d’abord collé sur la partie lisse du réseau ; la difficulté réside à éviter de générer des bulles. Ensuite l’image entrelacée est positionnée très précisément sur le réseau grâce aux repères visuels sur les bords ; il faut alors maintenir très fidèlement ce positionnement en encollant image et réseau par la 2° face de l’adhésif.
Des premiers essais avec une simple règle ont été suivis d’une acquisition d’un laminateur, mais cela reste une procédure manuelle délicate.

Le réseau et le film adhésif double face sont découpés dans une taille cible comprenant les marges de calage sur les bords, mais aussi des marges supplémentaires.  Par exemple pour une image finale de 25,6cm x 16cm, les marges de calage de 0,5cm sur chaque bord donnent une image imprimée de 26,6cm x 17cm, ce qui laisse 1,5cm de marge supplémentaire de chaque côté en longueur, et de 2 cm de chaque côté en largeur ; dans ce cas le réseau et l’adhésif comprennent les marges supplémentaires sur la longueur, mais laissent libre les marges sur la largeur ; ces dernières servent au maintien de l’alignement précis réseau/image au moment de démarrer l’encollage. J’utilise beaucoup de morceaux de scotch à toutes les étapes du processus… avec encore quelques ratées !

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LPI, DPI, ppi, pixels/pouce

LPI est une unité de mesure pour le réseau : lenticules/pouce = lenticuls/inch = LPI

DPI peut avoir des sens différents selon les domaines techniques et l'usage public - on évite de l'employer ici
DPI = Dots per inch = "points/pouce", ... mais qu'est-cequ'un point ?
Pour certains photographes, notamment utilisateurs de scan, ce sont des pixels/pouce (je scanne des plaques de verres en 1200"dpi" ou "2400dpi" ce qui me donne le nombre de pixels du fichier image...)
Pour l'imprimeur, un pixels est imprimé au moyens de plusieurs points (offset) ou gouttes(jet d'encre) de diffférentes couleurs ;
Il n'y aura donc pas d'équivalence entre la résolution en pixels et le nombre de points/pouce. 

Aussi on utilise ici le nom complet de l'unité de mesure : "pixels/pouce" (= "pixeld/inch" = ppi)