Problématique : Comment les outils numériques comme Freeform révolutionnent-ils la reconstruction faciale à partir de fragments anciens ?
Il y a près de deux millénaires, un homme de la Grande-Bretagne romaine a été exécuté par crucifixion. Son squelette a été découvert en 2017 dans le Cambridgeshire, en Angleterre. Aujourd’hui, grâce au travail du spécialiste de l’imagerie médico-légale Joe Mullins et au logiciel Freeform de Geomagic, nous pouvons voir son visage.
Joe Mullins est professeur à l’université George Mason, en Virginie, aux États-Unis. Il travaille également pour l’unité d’imagerie médico-légale du National Center for Missing and Exploited Children (Centre national pour les enfants disparus et exploités). Les producteurs du documentaire de la BBC ont fait appel à Joe pour son expertise en médecine légale dans le cadre de cette affaire historique.
« C’est l’une des affaires les plus cool et les plus remarquables à laquelle j’ai participé, et de loin », déclare Mullins.
Reconstruction faciale d’une victime de crucifixion. Avec l’aimable autorisation de Impossible Factual.
Les détails de l’affaire sont effroyables. Le squelette a été découvert dans un cimetière d’une colonie romaine. Les restes étaient inhabituels : le talon était transpercé par un clou et les jambes indiquaient que l’homme était ligoté et entravé. D’après la datation au radiocarbone, l’homme est mort entre 130 et 360 avant notre ère et avait probablement une trentaine d’années. Les tests ADN ont révélé qu’il avait les cheveux et les yeux bruns.
« Ils avaient une photo vraiment captivante du clou traversant le talon et du reste du squelette posé sur une couverture », explique M. Mullins. « J’ai tout de suite accepté leur offre et j’ai immédiatement demandé s’ils pouvaient me fournir des photographies du crâne, afin que je puisse avancer dans la reconstruction faciale.
Le premier défi auquel Mullins a été confronté était que le crâne n’était pas intact, mais plutôt en 12 morceaux distincts. Après avoir reçu les premiers scans des morceaux, M. Mullins a demandé s’il était possible de réassembler le crâne et de le scanner à nouveau. Malheureusement, ce n’était pas le cas. Mullins s’est donc tourné vers le logiciel Freeform de Geomagic.
« Freeform est un élément essentiel de mon travail », explique M. Mullins. « L’équipe du documentaire m’a simplement envoyé un fichier, en fait un puzzle du crâne. Dans le logiciel, j’ai pu réassembler individuellement les pièces numériquement. Une fois le crâne réassemblé, j’ai pu faire une esquisse en 3D pour obtenir mes projections concernant l’emplacement du nez et des oreilles. J’ai pu placer les grilles sur le crâne lui-même ».
La reconstruction faciale est une discipline unique à cet égard, car elle combine à parts égales l’art et la science.
« Je crée essentiellement le portrait d’une personne de l’intérieur vers l’extérieur », explique Mullins. « Le crâne dicte les caractéristiques du visage, la projection du nez, la largeur du nez, l’épaisseur des lèvres, jusqu’aux paupières, aux sourcils, aux oreilles et à la racine des cheveux. À l’aide du logiciel Freeform, je travaille sur une pièce à la fois et je révèle lentement le visage ».
L’un des grands avantages du travail dans un environnement numérique est qu’une fois le visage établi, Mullins peut toujours voir le crâne sous-jacent à tout moment.
« Si je travaille avec de l’argile, je ne peux pas voir ce que j’ai recouvert », explique Mullins. « Je dois utiliser une photographie du crâne comme référence une fois que l’argile est en place. Avec Freeform, il suffit de cliquer sur le bouton de transparence et de basculer d’un côté à l’autre pour s’assurer que tout est à sa place.
Reconstituer le puzzle
Il y a encore une dizaine d’années, le travail dans l’argile était la norme pour Mullins. La reconstruction faciale commençait par des photographies du crâne ou de parties du crâne, qui étaient ensuite rassemblées dans une photo composite à l’aide d’Adobe Photoshop. Cette méthode a ensuite été suivie par des approximations en 3D. Dans les deux cas, cependant, Mullins utilisait de l’argile pour sculpter le visage sur une réplique du crâne composite.
C’est alors que l’un des mentors de Mullins, le Dr Caroline Wilkinson, spécialiste de la reconstruction faciale en médecine légale, qui travaillait à l’époque pour l’école d’art et de design de l’université John Moores de Liverpool, lui a fait connaître Freeform.
« Nous nous sommes rendu compte que Freeform nous offrait un moyen numérique de réaliser ces approximations faciales sans argile », explique M. Mullins. « On part d’un scan du crâne, on peut donc amener cette image dans Freeform et la manipuler dans l’environnement numérique. Cela permet de réduire le temps de travail de moitié, voire plus. Vous obtenez une représentation plus précise parce que vous pouvez rendre l’argile virtuelle transparente. Vous pouvez voir la surface sur laquelle vous construisez, ce qui vous permet de ne perdre aucun détail. C’est tout simplement époustouflant ».
Bien entendu, Mullins a dû trouver un moyen de remplacer ses instruments de sculpture en argile préférés. Il utilise désormais l’interface haptique unique qui fonctionne avec Freeform.
« Le retour d’information haptique est un aspect très appréciable de la solution », explique M. Mullins. « Vous bénéficiez de la même expérience tactile que lorsque vous sculptez.
Mullins a utilisé Geomagic Freeform pour assembler les pièces du crâne de la victime de la crucifixion. Avec l’aimable autorisation d’Impossible Factual.
Mais avant d’en arriver là, Mullins doit procéder au réassemblage numérique du crâne à partir de ses éléments constitutifs. Cette opération s’effectue généralement à l’aide des formats de fichiers OBJ ou STL. Un fichier STL, par exemple, peut être converti à partir du fichier DICOM d’un scanner. Après l’importation dans Freeform, Mullins peut commencer le processus de connexion des pièces.
« Pour ce projet, je les ai séparées en couches individuelles, puis j’ai solidifié une pièce, puis la suivante, et encore la suivante. Je pouvais le sentir grâce au dispositif haptique. C’était tout simplement fascinant de voir ce crâne vieux de 2 000 ans prendre vie. Je n’aurais pas pu le faire sans Freeform ».
Si Mullins est un expert en reconstruction faciale médico-légale, il n’est ni ostéologue ni expert anthropologue en anatomie. Une partie de l’expérience consiste donc à comparer chaque morceau du crâne à une photo de référence pour trouver une correspondance probable.
« Je déplaçais chaque fragment jusqu’à ce que je puisse l’identifier comme étant l’arcade zygomatique, un morceau de la mandibule ou le sommet du crâne », explique M. Mullins. « Je ne peux pas imaginer faire cela dans le monde physique. Avec Freeform, même si le crâne a subi un traumatisme, vous pouvez copier, retourner et réutiliser le scan du crâne existant pour compléter les parties manquantes. C’est impossible dans le monde réel ».
Explorer toutes les fonctionnalités de Freeform
En tant qu’expert de Freeform, Mullins a de nombreuses caractéristiques et fonctions favorites, à commencer par le modeleur Freeform.
« Le modeleur Freeform fait tellement de choses », dit-il. « Quel que soit l’outil que vous souhaitez utiliser, tout ce dont vous avez besoin est disponible. Vous pouvez personnaliser la taille et faire tout ce que vous voulez.
Une autre fonction très utile pour le travail de Mullins est la capacité du logiciel Freeform à dupliquer et à déplacer des éléments qui vont par paire, comme les oreilles et les yeux.
« Pour sculpter l’oreille avec de l’argile, il faut en fabriquer deux identiques, puis les attacher à l’argile », explique Mullins. « Avec Freeform, je peux le faire dix fois plus vite. Vous le retournez de l’autre côté et vous en avez deux. C’est également très utile pour placer les yeux dans leur orbite. Auparavant, je devais utiliser une bille dans une orbite pour les orienter tous les deux. Maintenant, je peux ajuster la vue et placer chaque œil avec beaucoup plus de précision. C’est le jour et la nuit.
Heureusement, toutes ces capacités ont permis de révéler un visage distinctement obsédant datant d’il y a près de deux mille ans, avec une barbe et des yeux marron foncé, nous offrant une fenêtre surprenante sur une époque très différente de l’histoire de l’humanité.
« Je n’oublierai jamais d’avoir regardé ce visage », déclare Mullins. « Et cela n’aurait pas été possible sans Freeform. Cela a été un outil merveilleux pour moi tout au long de ma carrière ».
* Etude de cas réalisée avec le logiciel Freeform.
Source : Geomagic