Donner vie en 3D à des ossements anciens au Musée d’Histoire Naturelle de Vienne

Viola Winkler du Musée d’Histoire Naturelle de Vienne (NHMW) scannant le cerf géant avec Artec Leo.  Photo avec l’aimable autorisation de Christina Rittmannsperger

Il y a plus de 10 000 ans, pendant la période glaciaire, l’Irlande était une terre d'une beauté saisissante, recouverte de toundra et constellée d’une végétation résistante et tolérante au froid. C’était un monde très différent de celui d’aujourd’hui, un témoignage de la marche inexorable du temps géologique. Dans cette étendue glacée vivait une créature tout à fait remarquable : le cerf géant (Megaloceros giganteus), également connu sous le nom d’élan d’Irlande.

Ce cerf, qui ne ressemble à aucun autre aujourd’hui, était un titan parmi les animaux, mesurant environ 2 mètres au garrot et arborant des bois de plus de 3 mètres d’envergure. Sa taille massive, dominant le maigre feuillage de la toundra, était un spectacle à couper le souffle, une incarnation de la ténacité de la vie dans l’immensité glacée de l’Irlande de l’ère glaciaire.

Au milieu des vents violents et sous la lumière faible et pâle du soleil, le cerf géant a dû faire face à de nombreuses menaces, du climat rigoureux aux prédateurs tels que les loups et les ours de l’époque. Il a lutté pour sa survie et celle de ses petits, bravant les éléments, échappant aux prédateurs et cheminant dans les marais glacés.

Le modèle 3D annoté du cerf géant sur Sketchfab, créé à partir de scans Artec Leo. Avec l'aimable autorisation du NHMW

Mais même un puissant cerf géant n’a pas pu échapper au destin.  Probablement embourbé dans une tourbière impitoyable, un danger fréquent dans l’Irlande de la période glaciaire, le cerf s’est sans doute débattu avant de trouver la mort. Son corps impressionnant a été submergé et conservé dans la tourbe, attendant silencieusement, pendant des millénaires, le moment de sa redécouverte.

Résurrection de la tourbière

Ce silence a été rompu en 1860 lorsque les ossements du cerf ont été déterrés de leur tombeau de tourbe, un événement que le monde scientifique ne pouvait que remarquer. Le squelette incroyablement bien conservé du cerf a servi de capsule temporelle, livrant des informations inestimables sur la vie et l’environnement de l’Irlande à l’époque glaciaire.

Après leur découverte, les ossements du cerf géant ont entamé un voyage qui les a conduits au Musée d’Histoire naturelle de Vienne (NHMW). Plus d’un siècle et demi plus tard, au milieu des trésors historiques, la conservation et la mise en valeur du fascinant squelette de cette majestueuse créature sont devenues une priorité.

Observation de la colonne vertébrale en direction du cou sur le modèle 3D annoté du cerf géant sur Sketchfab. Avec l'aimable autorisation du NHMW

Cependant, présenter cette merveille préhistorique à un large public, tout en assurant sa préservation à long terme, comportait un ensemble unique de défis.  Ce délicat exercice d’équilibre exigeait une solution associant la dernière technologie de scan 3D avec la précision scientifique et une fonctionnalité sans contact et non destructive.

« La photogrammétrie, bien que précieuse, n’était pas le choix idéal pour notre musée, explique Viola Winkler, responsable du laboratoire 3D du NHMW. Les longues séances de photos nécessaires et la lenteur des temps de traitement figuraient parmi nos principales réserves. Nous étions à la recherche d’une solution nous permettant de gagner en précision et en efficacité, mais aussi de mieux toucher notre public. »

Viola Winkler scannant l’intérieur de la cage thoracique du cerf géant avec Artec Leo. Photo avec l’aimable autorisation de Christina Rittmannsperger

Repenser les expositions du musée avec Artec Leo

Artec Leo, un scanner 3D de pointe, a révolutionné l’approche du musée en matière de documentation, de conservation des objets et d’exposition virtuelle. Viola Winkler et Anna Haider, une autre experte en visualisation au NHMW, réinventent les expositions du musée à l’aide d’Artec Leo. Ce scanner 3D de pointe est un outil remarquable qui permet de capturer les détails complexes et les textures réalistes des objets inestimables du musée, avec une précision et une rapidité exceptionnelles.

« Le scanner Artec Leo a changé notre approche de la conservation des objets et de la création de versions 3D de nos collections. Sa vitesse, sa précision et sa facilité d'utilisation ont considérablement amélioré notre workflow. Nous sommes heureux de disposer d’une alternative aux longues séances de photogrammétrie », déclare Anna Haider.

Utilisation de l’écran tactile arrière de Leo pour visualiser les scans du cerf géant en temps réel. Photo avec l’aimable autorisation de Christina Rittmannsperger

Le NHMW utilise également l’Artec Space Spider, un scanner 3D portable haute résolution qui convient parfaitement pour capturer les détails les plus infimes et les plus complexes des fossiles et d’une grande variété d’autres objets.

Des scans aux modèles 3D interactifs

Une fois que l’Artec Leo ou le Space Spider a scanné le fossile ou l’objet, ce dernier doit être transformé en un maillage polygonal 3D complet qui représente la surface de l’objet, avec un niveau de précision submillimétrique.

Capture d’écran d’Artec Studio montrant le pré-alignement des scans Leo du cerf géant Avec l'aimable autorisation du NHMW

Le logiciel Artec Studio joue un rôle clé dans ce processus de transformation. Viola Winkler et Anna Haider prennent les données brutes capturées par le scanner Artec et les importent dans Artec Studio. Le maillage 3D obtenu peut alors être transformé en modèles 3D de différents formats.

Capture d’écran d’Artec Studio montrant les scans Leo du cerf géant se mettant en place pendant l’alignement. Avec l'aimable autorisation du NHMW

Elles exportent généralement leurs scans 3D sous forme de fichiers OBJ, avec les textures au format PNG, et utilisent le format GLB, compatible avec Blender, pour certaines applications web. « L’intégration transparente entre Artec Studio et Blender, notamment, facilite un workflow fluide et efficace pour la création de modèles 3D réalistes », précise Anne Haider.

Viola Winkler et Anna Haider vérifient les scans 3D sur l’écran tactile de Leo. Photo avec l’aimable autorisation de Christina Rittmannsperger

L’intérêt de l’Artec Leo réside en partie dans sa capacité à créer des modèles 3D pour une plate-forme interactive que les visiteurs du musée peuvent explorer d’une manière qui serait impossible dans l’enceinte physique du musée. Un nouvel univers de découverte, d’éducation et d’appréciation a vu le jour, notamment en période de pandémie, lorsque les visites physiques étaient difficiles, voire impossibles.

« Les modèles 3D interactifs que nous avons créés à l’aide d’Artec Leo et de Space Spider sont très populaires », explique Viola Winkler.

Le modèle 3D annoté du cerf géant sur Sketchfab, créé à partir de scans Artec Leo. Avec l'aimable autorisation du NHMW

Selon elle, « désormais, qu’une personne se trouve à Vienne ou à des milliers de kilomètres, elle peut explorer nos collections de manière détaillée, souvent même sous des angles différents de ceux qu’elle aurait pu avoir en visitant le musée et en découvrant les objets exposés sur place. Nous pouvons également présenter des spécimens de nos collections qui ne font pas partie de l’exposition grand public. »

Partager les trésors du Musée d'Histoire Naturelle de Vienne avec le monde entier

Le Musée d’Histoire Naturelle de Vienne partage ses modèles 3D en ligne avec les visiteurs du monde entier via son compte Sketchfab. Cette plateforme propose aujourd’hui plus de 200 modèles 3D extrêmement réalistes et judicieusement annotés de certaines des expositions les plus populaires et les plus inoubliables du musée. La plupart des modèles 3D disponibles sont également téléchargeables gratuitement.

Parmi les plus appréciés, citons l’oiseau-terreur (Paraphysornis brasiliensis), la combinaison spatiale Sokol de Franz Viehböck, l’araignée de mer géante du Japon (Macrocheira kaempferi), et même l’assiette à biscuits du NHMW, une collection de huit modèles 3D uniques transformés en emporte-pièces téléchargeables et imprimables en 3D, disponibles pour l’exploration virtuelle. Cette accessibilité mondiale démocratise véritablement l’expérience du musée pour les visiteurs d’ici et d’ailleurs.

Le modèle 3D annoté de l’oiseau-terreur sur Sketchfab, créé à partir de scans Artec Leo. Avec l'aimable autorisation du NHMW

Au-delà du cerf géant

Au-delà du fascinant squelette du cerf géant, le NHMW a utilisé Artec Leo pour documenter et créer des modèles 3D de nombreuses autres créatures extraordinaires. On trouve notamment un éléphant de mer du sud (Mirounga leoninae) des îles Falkland dans l’océan Atlantique sud ; une tortue de mer géante (Archelon ischyros) de la mer tropicale qui recouvrait l’Amérique du Nord à l’époque préhistorique ; et une antilope bleue rare (Hippotragus leucophaeus), l’un des spécimens les plus populaires et les plus célèbres de la collection du musée.

Viola Winkler ne peut cacher son étonnement face à la précision et aux détails de l’Artec Leo : « Même si je l’utilise depuis longtemps, je suis toujours émerveillée par la façon dont Leo capture les moindres détails de nos fossiles et de nos autres pièces d’exposition. En regardant le modèle 3D de notre éléphant de mer du Sud ou de la vieille tortue de mer, on peut voir les textures individuelles et les variations subtiles qui font de chaque pièce un objet unique. »

Le modèle 3D annoté de l’antilope bleue sur Sketchfab, créé à partir de scans Artec Leo. Avec l'aimable autorisation du NHMW

Elle poursuit : « Et le scan de notre antilope bleue, c’est presque comme si on se tenait devant l’objet réel, et qu’on examinait de près ses caractéristiques complexes. Artec Leo a vraiment donné vie à nos collections comme jamais auparavant. »

Surveillance et conservation pour les générations futures

Au-delà de l’engagement du public, l’équipe du NHMW a trouvé dans Artec Leo et Space Spider une solution fiable pour la conservation numérique. Les scans 3D haute précision constituent une ressource importante pour surveiller les changements infimes subis par les objets. Même les modifications inférieures à un millimètre peuvent être détectées dans le temps.

Le modèle 3D annoté d’un squelette de Tyrannosaurus rex, créé à partir de scans Artec Leo. Avec l'aimable autorisation du NHMW

« La possibilité de détecter les moindres changements de surface des objets et d’intervenir en cas de besoin est un atout majeur pour nous. Cela nous permettra de voir s’il y a des problèmes structurels et de conserver sereinement ces objets précieux pendant de nombreuses années », explique Anna Haider.

L’équipe utilise parfois Blender, qui lui permet d’ajouter des textures encore plus artistiques et réalistes aux modèles 3D, en particulier pour les animations, afin d’améliorer l’expérience visuelle.

Redéfinir la conservation dans les musées au XXIe siècle

Grâce à Artec Leo et Space Spider, le NHMW a trouvé une solution efficace et précise au double défi de la conservation et de l’accessibilité. En révolutionnant son approche de la documentation des objets et de l’engagement des visiteurs, il s’assure que ses remarquables expositions continuent d’éclairer et d’inspirer le public pour les décennies et les siècles à venir.

Comme le souligne Viola Winkler, « nos expositions anciennes ont désormais un avenir aussi sûr et dynamique que leur passé. » Faisant écho aux sentiments de sa collègue, Anna Haider ajoute : « Qu’il s’agisse de permettre des visites virtuelles fascinantes ou de surveiller la conservation de nos expositions, nos scanners Artec ont véritablement révolutionné notre approche de la conservation dans les musées. »

Le modèle 3D annoté d’un squelette de tigre de Tasmanie (thylacine), créé à partir de scans Artec Leo. Avec l'aimable autorisation du NHMW

Dans cette nouvelle ère, le NHMW dépasse les limites traditionnelles de la conservation et de l’exposition. Grâce à Artec Leo, Space Spider et leur suite d’outils logiciels avancés, il redéfinit la notion de musée au XXIe siècle. 

Il ne s’agit pas seulement de présenter les artefacts, mais aussi de partager les impressionnants modèles 3D richement annotés avec le public partout dans le monde, en veillant à ce que ces rares objets historiques continuent d’inspirer curiosité et admiration, quelles que soient les frontières géographiques.