Scanner en 3D le trésor de Ryedale du Musée du Yorkshire grâce à Artec Space Spider

Les deux hommes ont cessé de creuser lorsqu’ils ont aperçu un éclat de bronze. Au départ, ils pensaient qu'il s’agissait du tranchant d’une tête de hache datant de l’âge du bronze.

Buste en bronze de Marc Aurèle, quelques minutes après avoir été découvert à l’aide de détecteurs de métaux. Photo : Mark Didlick

Pendant ce qui a semblé être plusieurs minutes, aucun des deux hommes, qui enlevaient délicatement des morceaux de terre du visage de l’ancien empereur, n’a pu émettre le moindre mot.

Le buste était leur deuxième trouvaille de la journée. Ils ont continué de fouiller la zone. Une fois leurs recherches terminées, outre le buste, ils avaient mis au jour trois autres objets : un fil à plomb, une statuette du dieu romain Mars, et un manche de couteau en forme de cheval.

Mark Didlick a envoyé plusieurs photos à l’ancien archéologue Brian Walker, qui a été surpris par cette découverte et a conclu qu’il s’agissait fort probablement d’artefacts de l’époque romaine datant du II^e siècle apr. J.-C.

D’un champ à la salle d’exposition du Musée du Yorkshire

Au cours des semaines qui ont suivi, la collection vieille de 1 800 ans – une des mieux conservées de la Bretagne romaine – a été authentifiée et baptisée Ryedale Hoard (le « trésor de Ryedale »). Le York Museums Trust en a plus tard fait l’acquisition et, depuis, l’expose au Musée du Yorkshire.

D’après Andrew Woods, conservateur en chef du Musée du Yorkshire, « un aussi grand nombre d’artefacts remarquablement bien conservés de l’époque romaine n’avaient jamais été découverts simultanément, au même endroit, au Royaume-Uni. Tous ces objets montrent une exécution incroyablement raffinée. Nous pensons qu'ils ont été fabriqués ici même, en Bretagne, à l’apogée de l’Empire romain. »

Buste en bronze de Ryedale représentant l’empereur romain Marc Aurèle. Image gracieusement fournie par le York Museums Trust

Initialement conçu pour surmonter le sceptre d'un prêtre du culte impérial romain, ce buste finement réalisé de Marc Aurèle a sans nul doute fréquemment servi lors de cérémonies et de rituels donnés en l’honneur de l’empereur.

L’artiste à l’origine de cette pièce extraordinaire était probablement un habitant de la région qui n’avait jamais vu l’empereur en chair et en os mais travaillait à partir de sculptures et de représentations sur des pièces de monnaie.

Andrew Woods, conservateur en chef du Musée du Yorkshire, tenant en main la statuette équestre de Mars de Ryedale. Image gracieusement fournie par le York Museums Trust, crédit : Charlotte Graham Photography

Aux quatre coins de l’empire, le dieu romain Mars était souvent représenté sous les traits d’un guerrier chevauchant un cheval. Cette figurine montre le dieu galopant férocement vers le champ de bataille. La lance et le bouclier qu’il portait autrefois ont toutefois disparu.

Manche de couteau en forme de cheval de Ryedale. Image gracieusement fournie par le York Museums Trust

À l’époque romaine, les animaux étaient un choix populaire pour orner les objets du quotidien. Ce manche en forme de cheval tenait originellement un couteau, qui a peut-être été intentionnellement arraché avant un enterrement.

Le fil à plomb de Ryedale, dont le design a peu changé au cours de 2 000 dernières années, aurait joué un rôle important dans la Bretagne romaine et permettait d’effectuer des mesures précises pour la construction de routes, de forts et de villages.

Trésor romain de Ryedale. Image gracieusement fournie par le York Museums Trust

Des chercheurs ont conclu que ces objets avaient été enfouis à la fin du II^e siècle apr. J.-C. en offrande aux dieux. Des recherches sont cependant toujours en cours pour mieux comprendre l'importance de ces artefacts inestimables et la raison pour laquelle ils ont été déposés dans la terre de cette façon.

Créer des copies numériques du trésor de Ryedale

Soucieux de devenir un chef de file dans l’espace numérique, de renforcer sa présence en ligne et de partager ses collections avec le monde entier, le Musée du Yorkshire a décidé de scanner l’ensemble du trésor de Ryedale en 3D.

Par le passé, l'institution a réalisé des projets similaires en recourant principalement à la photogrammétrie, en partenariat avec Heritage360, à l’Université de York.

Néanmoins, de par sa nature, la photogrammétrie nécessite de longue séances photo (dans une configuration avec une seule caméra) et de nombreuses manipulations pour positionner et repositionner chaque objet capturé. Par conséquent, ce genre de projet devait être planifié avec les conservateurs plusieurs semaines, voire plusieurs mois, à l’avance.

Scan 3D du buste de Marc Aurèle réalisé par Artec Space Spider. Image gracieusement fournie par Heritage360

Selon Patrick Gibbs, de Heritage360, « la capture d’artefacts historiques a de nombreuses facettes. Il ne s’agit pas simplement de sortir l’artefact et de le capturer en quelques minutes. Compte tenu du risque potentiel d’endommager l'objet et de la nécessité qu’un conservateur soit présent, nous devons communiquer avec le musée et trouver le moyen le plus efficace et le plus sûr de tout organiser. »

Et de poursuivre : « Dans notre configuration de photogrammétrie à une seule caméra, nous devons peut-être travailler deux jours sur un artefact, rien que pour veiller à ce que tout soit capturé et que nous ayons tout ce qu’il nous faut. Deux à trois mois d’organisation peuvent être nécessaires pour résoudre toutes les difficultés logistiques. »

S'ils avaient poursuivi sur cette lancée, la numérisation de la collection en bronze de Ryedale du Musée du Yorkshire aurait nécessité plusieurs mois d’organisation et de réalisation. Sans oublier les milliers d’autres artefacts du musée qui attendent leur transformation numérique.

Statuette équestre de Mars de Ryedale. Image gracieusement fournie par le York Museums Trust

À la recherche d'une autre solution que la photogrammétrie traditionnelle

C’est ce qui a incité Patrick Gibbs et son spécialiste de la technologie numérique James Osborn à explorer le marché pour trouver d’autres options. Leur recherche en ligne les a conduits à l’Ambassadeur Artec Central Scanning, spécialiste du scan 3D pour la préservation du patrimoine culturel et une série d’autres usages.

Avant même que la première démo ne soit achevée, les deux hommes savaient qu’ils avaient trouvé la solution : Artec Space Spider.

Space Spider est un scanner 3D portable privilégié depuis des années aux quatre coins du monde par les archéologues, les spécialistes du patrimoine culturel et bien d’autres professionnels.

Grâce à sa capacité à numériser les détails les plus complexes d’objets avec une précision submillimétrique et des couleurs 3D vives, sans devoir utiliser de cibles ni de spray, Space Spider peut produire des scans pour des expositions en ligne ou réelles, des répertoires numériques, des modèles éducatifs imprimés en 3D, etc.

Alex Chung, de Central Scanning, numérise un vase romain en forme de visage avec Artec Space Spider. Image gracieusement fournie par Heritage360

Andrew Woods explique comment le scanner a facilité la réalisation du projet du Musée du Yorkshire : « Il est très important pour nous d’offrir aux visiteurs quelque chose qu’ils ne verront pas nécessairement même en entrant dans notre musée. »

Et d’ajouter : « Sans le moindre risque pour les objets, vous pourrez les prendre en main virtuellement, les tourner, les examiner, et grâce à des étiquettes et à des annotations rédigées par un conservateur qui vous apprendront potentiellement des dizaines de faits ou d'histoires captivantes en lien avec chaque objet, votre expérience sera à la fois mémorable et unique. »

La totalité du trésor de Ryedale scannée en 3D en moins d'une heure

Quand l'heure est venue de scanner en 3D la collection en bronze de Ryedale à l’aide de leur nouveau Space Spider, une surprise attendait Patrick Gibbs et James Osborn ainsi que le conservateur qui les aidait dans leur projet.

L’un après l’autre, chacun des quatre artefacts a été placé sur un plateau tournant Artec Turntable et scanné séparément en moins de cinq minutes au total. À peine dix minutes plus tard, le traitement dans le logiciel Artec Studio avait transformé les scans en modèle 3D épatant de chaque objet.

« Sans le moindre risque pour les objets, vous pourrez les prendre en main virtuellement, les tourner et les examiner. Votre expérience sera à la fois mémorable et unique. »

L’installation, le scan et le traitement de tous les objets pour créer leurs modèles 3D respectifs a duré au total moins d’une heure. Le contraste avec les précédents projets de photogrammétrie du musée est saisissant.

Scan du buste de Marc Aurèle réalisé par Space Spider dans le logiciel Artec Studio. Image gracieusement fournie par Heritage360

« Il nous aurait fallu toute une journée rien que pour capturer les objets à l’aide de la photogrammétrie, commente James Osborn. S’il y avait eu un changement de lumière, même léger, lors de la séance photo, nous aurions dû demander au conservateur de ressortir l’objet pour le photographier de nouveau dans des conditions d’éclairage identiques. Il n’aurait peut-être même pas été possible de le faire le même jour. Pour minimiser ce risque, nous devions prendre tout un tas de photos supplémentaires, en espérant que toutes étaient réussies, ce que nous ne découvrions qu’à la phase de traitement. »

« Le traitement des photos se fait déjà un autre jour, à condition que tout se déroule comme prévu, ajoute-t-il. En définitive, ce qui nous a pris une heure avec Space Spider aurait duré presque deux jours avec la photogrammétrie, sans parler du risque de devoir manipuler les objets pour chaque position et la panoplie de petits accessoires nécessaires pour la photogrammétrie. »

Transformer les scans en modèles 3D exceptionnels

Le traitement des scans dans Artec Studio est rapide et simple. L’équipe effectue d’abord une suppression de la base pour effacer toutes les données indésirables en dessous de l’objet. Une fois que c’est fait, elle aligne les scans et rassemble toute la géométrie.

Puis, elle applique une fusion nette à 0,1 mm et, lors de l’exportation des modèles 3D pour leur visualisation en ligne, elle réduit le nombre de polygones pour optimiser la taille du fichier et la vitesse d’affichage.

Scan de la statuette équestre de Mars réalisé par Space Spider dans le logiciel Artec Studio. Image gracieusement fournie par Heritage360

Les modèles 3D obtenus sont maintenant utilisés à la fois à l'intérieur du Musée du Yorkshire et en ligne. Pour le premier, des codes QR associés aux modèles Sketchfab correspondants ont été placés près de l’endroit où sont exposés les artefacts originaux afin d’offrir aux visiteurs du musée une interaction encore plus grande.

Comment le Musée du Yorkshire partage du contenu 3D dans le monde entier

Et le musée n’est pas près de s’arrêter là. Il aspire aussi à intégrer ces modèles 3D à des sites tels que Wikimedia Commons, où ils seront vus des millions de fois par semaine.

Andrew Woods explique la raison d’être de ce projet : « De cette manière, nous rendrons nos collections accessibles à des personnes du monde entier qui, sans cela, n’auraient probablement jamais eu l’occasion de les voir, et encore moins de visiter notre musée. En mettant ces scans 3D là où se trouvent déjà ces personnes, nous pourrons interagir bien plus facilement avec elles. »

Le Musée du Yorkshire prévoit de proposer le téléchargement gratuit des modèles 3D des bronzes de Ryedale, à la fois en haute et en faible résolutions. Enseignants, artistes, chercheurs et autres seront invités à télécharger et à utiliser les scans comme bon leur semble.

Copies magnifiques imprimées en 3D pour l’éducation

Dans le cadre de leurs activités éducatives, le Musée du Yorkshire et Heritage360 ont décidé de créer des versions « manipulables » imprimées en 3D des bronzes de Ryedale à partir des scans de Space Spider pour les utiliser avec les écoles.

Trésor de Ryedale imprimé en 3D et peint à la main. Image gracieusement fournie par le York Museums Trust

Ne possédant pas encore les compétences et la technologie nécessaires en interne, ils ont fait appel à Steven Dey, spécialiste du patrimoine numérique 3D chez ThinkSee3D. Depuis le lancement de l’entreprise en 2015, Steven Dey a créé des centaines de copies produites numériquement et historiquement précises pour des musées et d’autres clients au Royaume-Uni et ailleurs.

Une fois que Heritage360 a transmis les modèles 3D (au format OBJ) des bronzes de Ryedale à Steven Dey, ce dernier a eu besoin d’un total de trois heures pour les imprimer en 3D. Les quatre objets ont été imprimés directement à partir de gypse sur une imprimante jet d’encre couleur 3D Systems.

Un processus de vieillissement réalisé avec brio pour obtenir un aspect ancien

La couleur de base a été appliquée en sous-couche et un revêtement de surface en époxy a ensuite été ajouté aux objets et recouvert d'une poudre de bronze tant qu’il était encore collant. Après que la poudre d’époxy a pris, les objets ont été polis pour leur donner une apparence de bronze brillant, comme s’ils étaient neufs.

Ils ont ensuite été artificiellement vieillis à l’aide de bombes de peinture et de cire pour obtenir un aspect vert-de-gris incroyablement similaire à celui des objets originaux.

Copie imprimée en 3D et peinte à la main du buste de Marc Aurèle. Image gracieusement fournie par ThinkSee3D

Désormais, les étudiants peuvent véritablement prendre en main et examiner ces superbes copies fidèlement reproduites, qui deviennent ainsi un complément inoubliable aux manuels consacrés à cette époque importante de l'histoire.

Scanner le passé en 3D

Après la numérisation réussie du trésor de Ryedale, le Musée du Yorkshire aspire maintenant à faire de même avec ses autres collections, qui comptent des milliers d'objets fascinants tels que des épées et des bijoux, des moas, des pingouins éteints, des dinosaures, une mosaïque de sol complexe et des moulages funéraires datant de la Bretagne romaine, etc.

James Osborn, de Heritage360, visite l’exposition consacrée au trésor de Ryedale au Musée du Yorkshire. Image gracieusement fournie par Heritage360

Andrew Woods explique comment le scan 3D a changé la donne : « Une bonne conservation de musée ne consiste pas simplement à raconter des choses aux gens mais à réellement permettre à des personnes de tous âges de se livrer à une introspection et de découvrir des choses inoubliables sur ces objets à leur propre manière. »

Et de conclure : « C’est ce que le scan 3D avec Artec nous permet d’accomplir ici. »