Dégustations antiques : création de moules par photogrammétrie et impression 3D

Moules

Les technologies liées à la 3D peuvent parfois trouver des usages atypiques : c’est précisément l’objet de ce making-of. Vous y découvrirez comment les outils de photogrammétrie (scan 3D à partir de photos) RealityCapture et Metashape (anciennement nommé Photoscan), l’outil d’édition 3D gratuit Meshmixer et plusieurs techniques d’impression 3D ont permis à l’auteur de créer des moules alimentaires en silicone et en céramique, directement calqués sur des originaux vieux de plusieurs millénaires.

Ces derniers sont exposés au Louvre, et la prise de vue a été effectuée avec du matériel photo classique, sans accès spécifique.

En fin d’article, vous trouverez également des liens vers des scans et modèles 3D, sous licence Creative Commons : libre à vous, donc, de créer vos propres moules.

 

Louvre

Ci-dessus : la pièce du musée du Louvre où sont exposés les moules (à gauche). Au sol, une maquette du palais de Mari.
Ci-dessous : détail de la maquette. Le numéro 65 correspond à la salle du trône, où se tenaient banquets et audiences royales ; le numéro 70 est une salle où se trouvaient plusieurs fours, et où les moules exposés au Louvre ont été découverts, aux côtés d’une quarantaine d’autres.

 

Moules

Les membres du forum le savent déjà : j’aime allier la photogrammétrie (scan 3D à partir de photos) et le patrimoine, notamment en numérisant des statues et artefacts exposés dans des musées. Vous pouvez d’ailleurs retrouver certains de mes scans dans ma galerie 3DVF, sur Sketchfab ou sur ScanTheWorld (certains modèles sont disponibles au téléchargement, généralement sous licence Creative Commons – Attribution – sans usage commercial).
Néanmoins, se contenter de créer et partager des modèles 3D peut lasser : il devient alors intéressant de se servir des scans pour des usages plus concrets, qui en prime “parlent” davantage au grand public.

Une piste est évidemment de créer des copies physiques d’artefacts grâce à l’impression 3D, mais des antiquités conservées au Louvre m’avaient donné envie d’aller plus loin.

Les artefacts présentés ici sont des moules antiques en terre cuite issus du Grand Palais Royal de Mari, dont les restes sont situés dans l’Est de l’actuelle Syrie. Ils datent du début du IIème millénaire avant J.-C., et d’après les explications données par le Louvre, étaient probablement utilisés pour préparer pains ou pâtisseries de la table royale. Une quarantaine d’autres moules ont été découverts, et sont stockés dans différents musées du monde.

S’ils sont quelque peu délaissés par les masses de touristes, ces moules m’ont semblé avoir un gros potentiel : pourquoi ne pas tenter de les dupliquer par scan 3D puis en faire des ustensiles bien réels, qui pourraient passer dans un four classique ? D’autant qu’à moins que des conservateurs curieux n’aient expérimenté avec des moules pris directement sur les artefacts, ces formes précises… N’ont pas été dégustées depuis plusieurs millénaires.

Le projet était donc lancé.

Louvre

Choix des sujets et prise de vue

Restait à choisir les moules à scanner. S’agissant d’un projet réalisé en simple visiteur, la prise de vue ne pouvait pas se faire avec un accès direct au moules, ni avec trépied ou éclairage spécifique (le règlement du musée l’interdit clairement).
Or, la photogrammétrie fonctionne d’autant mieux que les clichés sont exempts de bruit numérique (ISO aussi bas que possible) et nets (profondeur de champ réduite et flou de mouvement sont à éviter autant que possible).

J’ai donc éliminé d’office les moules très profonds et peu accessibles, comme ceux qui représentent des poissons et un lion.

Par ailleurs, je souhaitais créer des moules aussi proches que possible des artefacts du musée : j’ai donc ensuite exclu un moule trop parcellaire.

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Ci-dessus : moules en forme de poisson. En plus d’être dans un mauvais état (moule du bas), leur position dans la vitrine empêche d’avoir un aperçu complet des parois verticales internes du moule.

 

Ci-dessous : moule en forme de lion, accompagné d’un moulage montrant la forme qu’il produit. La profondeur du moule et le mauvais éclairage sont peu propices à la photogrammétrie, du moins en simple visiteur de musée.
En revanche, un accès plus complet au moule ou au moulage permettraient sans aucun doute d’en tirer un excellent sujet.

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Ci-dessous : moule circulaire peu profond décoré avec deux bouquetins de part et d’autre d’un arbre sacré. Les rebords du moule sont très dégradés : en tirer un modèle 3D est évidemment possible, mais nécessitera un travail de reconstruction.

 

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Ci-dessus : moules géométriques non retenus car un moule similaire était plus propice à la photogrammétrie.
Ci-dessous : moule orné de rondes de quadrupèdes, éliminé car en mauvais état.

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Ci-dessus : moule orné de quadrupèdes, écarté dans un premier temps en raison notamment de la fissure qui traverse les sujets.
Ci-dessous : moule orné de hérissons. Ces derniers, assez profonds, sont relativement mal éclairés par les spots de la vitrine : les ombres portées assez sombres rendent la prise de vue moins facile.

Louvre

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J’ai dans un premier temps retenu deux moules :

– un moule rond à motifs géométriques, bien conservé et dont la position presque horizontale éliminait les ombres portées. Positionné en bas à gauche de la vitrine (voir photo ci-contre), il permettait d’avoir l’assurance de disposer de points de vue variés pour les photos, donc d’un scan de qualité.
En clair : en choisissant ce modèle, j’étais certain de parvenir à un résultat utilisable.

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– Un moule rectangulaire décoré de caprinés et d’un bovidé attaqué par un lion.
Il est plus complexe à scanner que le précédent du fait des ombres et de sa profondeur plus importante, qui nécessite de mieux gérer la profondeur de champ.

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Comme nous le verrons plus loin, le scan de ces moules a réussi. J’ai donc ultérieurement décidé de scanner d’autres moules lors d’autres visites, dont celui visible ci-dessous. Il représente une femme avec un visage relativement bien détaillé (yeux, nez, coiffe et même cheveux).

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photos

 

La prise de vue a été effectuée avec un Sony A7RII (qui a l’avantage de relativement bien gérer les ISO élevés). Voici les paramètres utilisés :

– Sony 28-70mm, 1/80 seconde et ISO 4000 pour le moule avec motifs abstraits ;
-Sony 28-70mm à f5.6, 1/100ème de seconde et ISO 4000 à 8000 pour le moule aux motifs animaliers, ainsi que quelques photos au Sony 90mm macro ;
– Sony 90mm macro à f10, 1/50ème à 1/60ème de seconde et ISO 6400 pour le moule féminin.

La balance des blancs était figée et ajustée en postproduction. Sa précision n’a que peu d’importance ici puisque la texture n’est pas utilisé pour l’impression 3D.

Les personnes ayant l’habitude de photogrammétrie s’étonneront sans doute de l’utilisation de paramètres variables pour un même scan 3D : il est souvent recommandé, au contraire, de figer totalement ces derniers.
J’ai tendance à ne pas respecter cette règle dans les musées lorsque l’éclairage est très directionnel : avec une exposition constante, il peut être délicat de n’avoir aucun problème de sur ou sous-exposition (ce qui nuit à la reconstruction). Faire varier l’exposition me permet d’avoir tout de même du détail dans les recoins les plus sombres, et donc une reconstruction acceptable.
En pratique, les logiciels de photogrammétrie semblent accepter sans trop de difficulté cette approche, du moment que la variation n’est pas trop importante.

Le choix de l’ouverture dépend directement au sujet. Idéalement, fermer permet d’agrandir la profondeur de champ et donc la zone de netteté, mais dans un musée, la lumière manque.
Pour des objets très creusés comme la figurine féminine, impossible d’avoir une netteté totale de l’objet : il faut donc le prendre en compte durant la prise de vue et faire la mise au point à différentes distances.

Que ce soit pour l’exposition, les ISO ou la profondeur de champ, le but est finalement le même : disposer pour chaque zone de l’objet à scanner de clichés pris à des points de vue variés et sur lesquels cette zone est nette, bien exposée et aussi peu bruitée que possible.
En respectant cette règle et si les transitions entre zones sont bien gérées, la méthode fonctionne.

Cette démarche nécessite évidemment une certaine rigueur : une série de clichés pour le fond du moule, une autre pour les borts, des clichés supplémentaires pour une zone située dans l’ombre… Il faut donc réfléchir à la stratégie optimale, puis se lancer de façon presque mécanique.

En cas de ratés (zone oubliée, détails insuffisants sur une partie du moule), une solution possible est de faire une seconde séance photo. En revenant peu après et avec une météo/heure comparables, l’éclairage ambiant des spots et de la fenêtre est quasi identique.
J’ai d’ailleurs utilisé cette technique pour le moule avec motifs animaliers, et en changeant de focale (ce qui est déconseillé en théorie). Cette seconde passe, concentrée sur les zones d’ombres, a permis d’améliorer sensiblement le résultat.

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