Underwater Photogrammetric Documentation as a Testbed for 3DF Zephyr Software: An Evaluation Study in the Search for an Alternative to Agisoft Metashape

La machine à remonter le temps numérique sous les vagues

Imaginez que vous êtes un archéologue, mais au lieu de creuser la terre sèche avec un truelle, vous explorez un monde englouti caché sous la surface d'un lac. Le problème ? L'eau est une voisine capricieuse. Elle absorbe la lumière, transformant les rouges vibrants en bleus et gris fantomatiques, et elle est pleine de poussière flottante qui rend tout flou. Pour étudier ces trésors sous-marins — comme de vieilles épaves ou des outils perdus — les scientifiques utilisent une technique appelée photogrammétrie. Considérez cela comme un tour de magie numérique : vous prenez des centaines de photos se chevauchant sous différents angles, et un ordinateur les assemble pour construire un modèle virtuel 3D parfait de l'objet. C'est comme prendre un puzzle plat et le transformer en une statue solide que vous pouvez faire pivoter sur votre écran.

Pendant des années, le logiciel de référence pour réaliser cette magie sous-marine a été un programme appelé Agisoft Metashape. C'est le bourreau de travail fiable que presque tout le monde utilise car il a fait ses preuves lors d'innombrables plongées difficiles. Mais récemment, les choses se sont compliquées. Comme l'entreprise derrière Metashape est basée en Russie, et en raison des tensions mondiales actuelles et des restrictions commerciales, de nombreux chercheurs dans l'Ouest ne peuvent plus facilement l'acheter ou l'utiliser. Cela a laissé la communauté de l'archéologie sous-marine dans un certain état de panique : « Si nous ne pouvons pas utiliser notre outil préféré, comment continuer à documenter l'histoire ? » Ils ont besoin d'un nouveau logiciel fiable, capable de gérer la réalité désordonnée et à faible visibilité des profondeurs sans sourciller.

Le grand changement de logiciel : tester le nouveau prétendant

C'est exactement la question à laquelle Wojciech Gajtkowski a cherché à répondre dans ses recherches. Il voulait voir si 3DF Zephyr, un logiciel conçu par une entreprise italienne, pouvait prendre le relais de ce que Metashape gère habituellement. Au lieu de simplement réaliser un test comparatif côte à côte avec les mêmes photos (ce qui est une façon de comparer les outils), Gajtkowski a décidé de tester la « force musculaire » de 3DF Zephyr dans le monde réel. Il voulait voir s'il pouvait gérer seul une plongée réelle et désordonnée, quel que soit le type de caméra tenu par le plongeur.

Pour mettre le logiciel à l'épreuve, Gajtkowski a plongé dans le lac Kłodno en Pologne, un endroit aux eaux troubles où la visibilité n'était que de 1,2 à 1,6 mètre. Sa cible était l'épave d'un bateau de pêche en bois, d'environ 4,93 mètres de long, reposant à une profondeur d'environ 6,6 mètres. Il n'a pas utilisé qu'une seule caméra ; il en a fixé deux de types différents sur un seul support pour capturer la scène simultanément. L'un était une caméra d'action de type grand public, l'Insta360 Ace Pro (le genre que l'on peut clipser sur un casque), et l'autre était un appareil hybride professionnel Sony A7IV à plein format.

Il a créé quatre « recettes » différentes pour que le logiciel essaie :

1. Modèle A : Vidéo 4K standard provenant de la caméra d'action.
2. Modèle B : Vidéo brute au profil plat provenant de la caméra d'action (donnant plus de données au logiciel).
3. Modèle C : Photos haute résolution de l'appareil professionnel avec un objectif grand angle de 16 mm.
4. Modèle D : Photos haute résolution de l'appareil professionnel avec un objectif de 35 mm, plus une correction des couleurs supplémentaire.

Les résultats étaient comme regarder un chef cuisiner avec différents ingrédients. Lorsque 3DF Zephyr a tenté de construire le modèle à partir des séquences de la caméra d'action (Modèles A et B), il a fait un travail correct en montissant la forme du bateau, mais les détails étaient un peu flous et l'ensemble présentait une forte teinte verte, tout comme si l'on regardait à travers une eau trouble. Cependant, lorsque le logiciel a utilisé les photos de l'appareil professionnel (Modèles C et D), les résultats ont été éblouissants. Les modèles étaient incroyablement nets, montrant de minuscules fissures dans le bois et des détails clairs de la structure du bateau. La version avec l'objectif de 35 mm (Modèle D) était la plus nette de toutes, bien qu'elle paraisse un peu moins « sous l'eau » car les couleurs étaient parfaitement corrigées.

La découverte la plus importante ici est que 3DF Zephyr n'a pas échoué. Il a réussi à construire des modèles 3D de haute qualité à partir de la caméra d'action bon marché et de l'équipement professionnel coûteux. L'étude suggère que la qualité du modèle 3D final dépend beaucoup plus de la qualité des photos que vous prenez (l'appareil et l'éclairage) que du logiciel lui-même. En d'autres termes, 3DF Zephyr est un outil capable qui ne vous limite pas ; si vous lui donnez de bonnes données, il crée un excellent modèle.

Cependant, l'auteur prend soin de ne pas dire qu'il s'agit d'un « remplacement parfait » en tout point. Il note qu'il n'a pas mené une course directe et rigoureuse contre Metashape en utilisant les mêmes photos pour mesurer les infimes différences de précision géométrique. Il souligne également certains obstacles pratiques : la version gratuite de 3DF Zephyr ne peut pas importer de modèles 3D existants, et la licence complète est assez coûteuse. De plus, les fichiers de ces modèles hautement détaillés sont si volumineux qu'on ne peut pas les télécharger facilement sur les sites de partage populaires.

En fin de compte, cette étude confirme que 3DF Zephyr est un outil pleinement fonctionnel et fiable pour l'archéologie sous-marine. Elle prouve que les chercheurs qui n'ont pas accès à Metashape en raison des restrictions disposent d'une alternative viable capable de gérer les conditions difficiles de faible visibilité des profondeurs. Bien que des comparaisons plus directes soient nécessaires pour voir s'il égale la précision de Metashape au millimètre près, 3DF Zephyr a réussi son premier test majeur : il fonctionne, il est reproductible, et il peut transformer une plongée floue et teintée de vert en un trésor numérique limpide.