En avril 2019, un terrible incendie s'est déclaré dans l'emblématique cathédrale Notre-Dame de Paris. Parti depuis les combles, le feu s'est poursuivi toute la nuit et jusqu'au petit matin, engloutissant avec lui la flèche et la majeure partie de la charpente en bois.
S'en est suivi un projet de restauration véritablement épique, impliquant plus de 1 200 personnes qui ont travaillé d'arrache-pied pendant cinq ans pour réparer les dégâts.
Carriers, charpentiers, spécialistes du mortier ou encore tailleurs de pierre : une multitude d'artisans spécialisés ont été recrutés pour reconstruire la cathédrale avec les mêmes techniques et matériaux que ceux utilisés lors de sa construction au XIIe siècle.
En décembre 2024, la cathédrale a enfin pu renaître de ses cendres et être présentée au public lors d'une grande cérémonie diffusée en direct à la télévision.
Pour mettre en lumière la qualité de ce travail de restauration et la splendeur de l'édifice, France Télévisions s'est attaché les services de Cosmo AV, une entreprise spécialisée dans le mapping vidéo qui a, pour l'occasion, fait appel à l'expert en modélisation architecturale Antoine Bourgouin afin de produire un éclairage à la hauteur de l'événement.
Mapping vidéo avec l'Unreal Engine
C'est en 2010 avec ses gigantesques trompe-l'œil qu'Antoine Bourgouin a commencé à utiliser des bâtiments pour donner vie à ses idées.
Dans le domaine artistique, le terme trompe-l'œil désigne une illusion d'optique hautement réaliste créée en appliquant des objets en trois dimensions sur des surfaces en deux dimensions.
En peinture, cette technique joue sur la perception du spectateur et le pousse à croire que les objets ou les espaces peints sont réels.
Il y a encore quelques années, aucun outil proposé sur le marché ne permettait d'obtenir de tels résultats. Pour créer des visuels qui s'adaptent parfaitement aux contours d'un bâtiment, il fallait impérativement créer un programme informatique sur mesure.
Aujourd'hui, Antoine Bourgouin peut travailler avec des spécialistes utilisant Modulo Player, un logiciel permettant de contrôler un ou plusieurs vidéoprojecteurs, pour afficher des visuels complexes sur des murs ou des bâtiments, en ajustant et en déformant de manière précise la vidéo pour qu'elle s'adapte à chaque surface.
Il repousse alors encore plus les limites du mapping vidéo en intégrant la technologie du temps réel à ce processus.
Alors que les technologies traditionnelles se contentent de projeter des vidéos préenregistrées, Antoine Bourgouin s'appuie le plus souvent sur l'Unreal Engine pour développer ses visuels et les projeter en temps réel sur les bâtiments qui lui servent de toile.
C'est cette approche innovante qui l'a poussé à demander une subvention Epic MegaGrants, avec l'idée de créer des jeux vidéo monumentaux dans lesquels les joueurs pourraient utiliser leur smartphone en guise de manette. C'est aussi comme ça qu'il a rencontré Pierre-Yves Toulot, PDG de Cosmo AV et cofondateur d'IntensCity.
Mapper l'éclairage sur un modèle 3D
Cosmo AV a répondu à l'invitation de France Télévisions, qui souhaitait créer une véritable fresque lumineuse pour la réouverture de Notre-Dame.
L'un des objectifs était de créer un éclairage qui viendrait souligner et mettre en lumière la superbe façade de la cathédrale.
Pierre-Yves Toulot et Antoine Bourgouin avaient déjà collaboré sur des projets similaires par le passé, s'appuyant également sur le savoir-faire de Jean-François Touchard, un expert de la conception lumineuse architecturale, lorsqu'une touche d'élégance supplémentaire était de mise.
C'était donc une évidence pour Pierre-Yves Toulot de refaire appel à Antoine Bourgouin et à Jean-François Touchard pour le projet de Notre-Dame.
Antoine Bourgouin a commencé par importer un modèle 3D numérisé, sous la forme d'un simple fichier FBX, de la cathédrale Notre-Dame avec l'Unreal Engine.
"Grâce à l'Unreal Engine et à la technologie Nanite, je n'ai plus à me soucier de la densité des polygones lorsque j'importe un maillage," confirme Antoine Bourgouin. "Le modèle de Notre-Dame était un maillage composé de quatre millions de triangles, mais grâce à l'Unreal Engine, ce n'est plus un problème aujourd'hui !"
Nanite est le système de géométrie virtualisée embarqué de l'Unreal Engine 5, qui permet de créer des modèles 3D hautement détaillés à partir d'un important volume de polygones tout en ayant un impact minimal sur les performances. C'est ce système qui a permis d'obtenir un maillage de la cathédrale incroyablement précis, jusque dans les moindres détails.
L'équipe a ainsi pu placer 500 sources lumineuses (omnidirectionnelles, rectangulaires et projecteurs) sur le modèle 3D afin de mettre en valeur tous les détails du monument. Et il a fallu harmoniser ces lumières sur le plan de l'intensité, de la température et de la couleur.
"Mon plus grand défi sur ce projet a été le nombre de lumières à gérer," explique Antoine Bourgouin. "Mais en utilisant les blueprints créés à la volée et en étiquetant les acteurs d'éclairage pour les regrouper, j'ai pu rendre ce processus bien plus fluide."
Pierre-Yves Toulot est intervenu en tant que directeur artistique et Jean-François Touchard a apporté son expertise pratique pour l'éclairage des détails de la cathédrale.
L'équipe a ainsi placé deux ou trois projecteurs pour chaque statue, accentuant méticuleusement les formes et les dimensions de ces sculptures en jouant avec les ombres.
Ils ont utilisé les profils de lumière de l'Illuminating Engineering Society (IES) pour s'assurer que leur éclairage reproduisait avec précision la façon dont la lumière naturelle sublime les détails de chaque arche, balcon et élément architectural. Ils ont ensuite modulé la température de la lumière pour en souligner les reliefs.
Cette configuration lumineuse a ensuite été convertie en image et projetée sur Notre-Dame à l'aide de 30 vidéoprojecteurs Panasonic à haute luminosité couplés au système Modulo Player.
L'association réussie de MegaLights et de Lumen
Dans le cadre du projet de Notre-Dame, l'équipe a projeté sur la cathédrale des visuels préenregistrés, mais la technologie du temps réel s'est avérée particulièrement précieuse lors de leur conception.
Alors qu'elle testait l'éclairage sur le monument, elle a pu modifier le modèle 3D à la volée avec l'Unreal Engine et voir directement le résultat de ses modifications sur la cathédrale.
Selon Antoine Bourgouin, c'est l'association de Nanite et du système d'éclairage avancé de l'Unreal Engine qui l'a vraiment convaincu d'utiliser le moteur.
"C'était incroyable de pouvoir travailler simplement sur un maillage haute densité avec un grand nombre de lumières, tout en voyant directement le résultat de nos actions," explique-t-il. "Contrairement aux logiciels de modélisation 3D traditionnels, nous n'avons pas eu à imaginer le résultat de notre rendu."
Il évoque également l'importance et la puissance de MegaLights, une nouvelle fonctionnalité récemment déployée avec l'UE5.5.
MegaLights est un outil expérimental qui permet aux artistes d'ajouter à leurs scènes des centaines de lumières projetant des ombres dynamiques. Il peut s'utiliser de concert avec l'éclairage global dynamique de l'Unreal Engine et le système de reflets Lumen pour obtenir un résultat ultraréaliste.
"MegaLights s'est avéré être l'une des fonctionnalités les plus utiles," poursuit Antoine Bourgouin. "J'ai pu travailler en temps réel avec des centaines de lumières à la fois sans faire de compromis sur les ombres. C'est une fonctionnalité qui vient compléter Lumen à merveille."
Rendre à Notre-Dame toute sa splendeur
L'éclairage imaginé par Antoine Bourgouin avec l'aide de Pierre-Yves Toulot et Jean-François Touchard a joué un rôle essentiel lors de cette cérémonie célébrant la réouverture de l'un des monuments parisiens les plus emblématiques.
Avec l'aide de l'Unreal Engine, l'équipe est parvenue à mettre en lumière l'incroyable travail de restauration réalisé par des milliers d'artisans et à présenter la cathédrale Notre-Dame dans toute sa splendeur.
"Notre-Dame de Paris fait partie de ces bâtiments avec lesquels on rêve de travailler lorsqu'on fait du mapping vidéo," conclut Antoine Bourgouin. "C'est un immense honneur d'avoir pu contribuer à sa réouverture."
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