Projection mapping sur un objet 3D irrégulier avec le GeoBox M802EX
Une installation de cartographie volcanique à deux projecteurs à l'UNICAL
Le projection mapping ne se limite pas aux murs plats ou aux façades de bâtiments. Les musées, les universités et les concepteurs d'expositions ont de plus en plus souvent recours à des projections pour animer des maquettes de relief, des sculptures et d'autres objets physiques aux formes irrégulières.
À l'Université de Calabre, également connue sous le nom d'UNICAL, intégrateur de systèmes italien DOCONLINE a créé une installation de projection mapping autour d'une maquette détaillée d'un volcan. Deux projecteurs ont été utilisés pour projeter des images sur les pentes, les crêtes et le cratère de la maquette, tout en étendant le contenu visuel sur le mur d'arrière-plan.
GeoBox M802EX a été choisie pour la diffusion d'images, la correction géométrique et le mapping vidéo. Bien qu'il s'agisse de la première utilisation de GeoBox par DOCONLINE pour ce type d'application, son équipe d'ingénieurs a mené à bien l'installation grâce aux conseils techniques de l'équipe GeoBox.
Le défi technique
Contrairement à un écran classique, le modèle « Volcano » comprenait :
- Terrain en pente et surélevé
- Un cratère en creux
- Limites extérieures irrégulières
- Différences de profondeur entre le modèle et le mur d'arrière-plan
Une correction de distorsion de base (en trapèze ou aux quatre coins) permettrait de définir la zone globale de l'image, mais ne permettrait pas d'aligner le contenu avec l'ensemble des contours internes du modèle.
Le positionnement du projecteur revêtait une importance tout aussi grande. Les parties surélevées du volcan pouvaient créer des ombres, tandis que la maquette et le mur d'arrière-plan nécessitaient des ajustements géométriques différents. La correction numérique pouvait remodeler l'image, mais elle ne pouvait pas compenser des angles de projection inadaptés ou des obstacles physiques.
Pourquoi le GeoBox M802EX a-t-il été choisi ?
Le M802EX est le modèle à double canal de la gamme GeoBox M800EX. Il peut recevoir une image source, distribuer les parties requises vers deux sorties de projecteur et appliquer une correction géométrique indépendante à chaque canal. Cette même gamme de produits prend également en charge l'utilisation de motifs de projection-mapping créés et importés via l'outil PC GWarp3.
Pour l'installation à l'UNICAL, cela a permis à DOCONLINE de travailler avec une composition visuelle unique plutôt que de devoir gérer deux systèmes de lecture totalement distincts.
Cette architecture présentait plusieurs avantages pratiques :
- Les deux projecteurs utilisaient le même signal source
- Il n'était pas nécessaire de synchroniser séparément le lecteur multimédia
- Le découpage de l'image pourrait être affiné lors de l'installation
- La géométrie de projection pourrait être ajustée indépendamment de la production de contenu
- Les paramètres de cartographie et d'alignement pourraient être enregistrés dans le matériel GeoBox
Ce dernier point est important pour les installations permanentes. Une fois que les schémas de mappage et les paramètres géométriques ont été enregistrés dans l'appareil, l'ordinateur utilisé pour la configuration n'est plus nécessaire pour le fonctionnement normal.
De l'objet physique à un modèle de cartographie
La procédure de projection-mapping du M800EX commence avant même que le moindre motif ne soit chargé dans le processeur.
Pour un objet de forme irrégulière, la méthode recommandée consiste à observer la cible depuis la même position que l'objectif du projecteur. Une image de référence peut alors être prise depuis ce point de vue et utilisée pour créer un motif de cartographie en noir et blanc représentant la zone exacte où le contenu doit apparaître.
Concrètement, le déroulement des opérations est le suivant :
- Positionnez le projecteur et déterminez la zone de projection souhaitée.
- Filmez l'objet physique du point de vue du projecteur.
- Créez un motif monochrome à partir de la silhouette visible de l'objet.
- Adaptez la taille du motif en fonction de la résolution du projecteur et de la partie de la surface de projection occupée par l'objet.
- Importez le motif dans GeoBox via GWarp3.
- Prévisualisez le résultat avant de l'enregistrer sur le matériel.
Cette approche diffère du recours à la seule correction géométrique.
La correction géométrique redessine l'ensemble de l'image rectangulaire. Le motif de mappage définit les zones où l'image source doit rester visible et celles où elle doit être masquée. Combinées, ces deux fonctions permettent à l'image de suivre à la fois la position et le contour d'un objet physique irrégulier.
Construire la projection de l'extérieur vers l'intérieur
Une fois les projecteurs et les motifs de projection définis, la géométrie a pu être affinée.
La procédure de configuration du M800EX recommande de procéder à l'alignement par étapes, en commençant par un contrôle de base des quatre coins, puis en passant à des grilles de déformation plus denses uniquement lorsque cela est nécessaire. Cela évite à l'ingénieur chargé de l'installation d'introduire une distorsion locale excessive avant que la structure globale de l'image ne soit correcte.
1. Définir le périmètre global de la projection
La première étape consistait à positionner l'image projetée dans la zone physique appropriée.
À ce stade, les ingénieurs se sont concentrés sur :
- La limite extérieure du modèle
- La taille totale de l'image
- Les positions relatives des deux canaux du projecteur
- La limite entre le modèle et le mur d'arrière-plan
L'objectif n'était pas encore de reproduire chaque détail des crêtes ou des cratères.
2. Aligner les principaux éléments du relief
Une fois le périmètre global défini, les ingénieurs ont pu affiner progressivement la géométrie interne.
Ce n'est qu'une fois ces éléments stabilisés qu'il était judicieux de corriger les petits détails locaux.
3. Affiner la position du motif de mappage
Le modèle cartographique a ensuite été comparé au tracé physique du volcan.
Si le motif ne s'alignait pas parfaitement sur l'objet visé, sa position pouvait être ajustée grâce à une correction géométrique.
4. Compléter la relation entre les deux projecteurs
Une fois les deux canaux corrigés séparément, DOCONLINE a pu affiner l'échelle, la position et la transition entre eux.
Cet ordre a facilité le dépannage. Une incompatibilité résiduelle pouvait ainsi être identifiée plus clairement comme suit :
- Un problème de positionnement du projecteur
- Un problème de géométrie
- Un problème lié au schéma de mappage
- Un problème de distribution des sources
Résultat du projet
DOCONLINE a mené à bien l'installation d'un mapping vidéo à deux projecteurs pour la maquette du volcan de l'UNICAL.
Ce résultat a été obtenu grâce au travail d'ingénierie réalisé par l'intégrateur système, notamment en matière de placement des projecteurs, d'alignement de l'image et d'étalonnage sur site. Le GeoBox M802EX a fourni les outils matériels nécessaires à la diffusion, au masquage et à la correction géométrique de l'image.
Le système finalisait une composition visuelle répartie sur deux projecteurs. L'image épousait les contours principaux de la maquette du volcan et se prolongeait sur le mur d'arrière-plan, formant ainsi une présentation homogène.
Applications au-delà des modèles de terrain
Cette même approche GeoBox peut être appliquée à :
- Maquettes de musées et de villes
- Maquettes architecturales
- Expositions scientifiques et pédagogiques
- Sculptures et installations artistiques
- Décors de scène et accessoires matériels
- Maquettes de produits industriels
- Attractions thématiques
Pour la projection sur des objets de forme irrégulière, l'essentiel ne réside pas simplement dans le nombre de points de déformation disponibles. Une installation réussie nécessite de respecter la séquence suivante :
- Positionnez les projecteurs.
- Créez le modèle de mappage.
- Définir la géométrie globale de l'image.
- Affiner l'alignement de la surface.
- Complétez la relation entre les différents projecteurs.
- Enregistrez et sauvegardez les paramètres définitifs.
Le projet UNICAL montre comment GeoBox peut fournir une couche matérielle dédiée et facile à entretenir pour la projection mapping sur des objets physiques complexes.