Moulages numériques et modèles 3D : de nouvelles façons de visualiser les empereurs romains sur les monnaies

Read this post in English: Digital casts and 3D models: new ways of looking at Roman Emperors on coins

La nature spécifique des pièces de monnaie, objets métalliques de petite taille, transportables et produits en série, a toujours représenté un défi particulier pour les chercheurs et les conservateurs de musée, qui doivent cataloguer et étudier un nombre considérable d’entrées dans les collections ainsi que les découvertes anciennes et nouvelles, tout en s’efforçant de les rendre accessibles au plus grand nombre. Les monnaies font également partie des objets archéologiques les moins bien exposés dans les galeries des musées en raison des difficultés à combiner un éclairage et des solutions de présentation satisfaisants. Un autre enjeu majeur consiste donc à améliorer la visibilité de ces petits objets, parfois trop sombres ou trop brillants, et à les rendre attrayants pour le grand public.

Fig. 1 Numérisation 3D avec un scanner à lumière bleue de la tête d’Auguste en bronze de Méroé au British Museum pour le projet RESP

La technologie numérique, qui a trouvé de nombreux usages dans l’étude du monde antique, y compris la numismatique, a apporté une aide considérable pour relever tous ces défis, en particulier au cours des quinze dernières années, en permettant aux chercheurs d’accélérer et d’automatiser les activités les plus courantes du champ numismatique.

Les progrès les plus importants ont été réalisés dans le processus de numérisation pour l’identification, le catalogage, la photographie, l’archivage et la publication des monnaies antiques, mais des technologies beaucoup plus avancées, comme la vision par ordinateur et l’intelligence artificielle, ont également été déployées dans des opérations complexes telles que l’étude des liaisons de coins, qui exigeaient auparavant un travail manuel épuisant et interminable et qui peuvent désormais être réalisées en un temps beaucoup plus court sur un PC. Ces ressources ont également modifié la manière dont les monnaies peuvent être visualisées et appréhendées dans leurs moindres détails par le grand public sur des écrans et à l’aide d’applications interactives, tant dans les espaces d’exposition qu’à domicile ou dans le cadre de formations spécialisées à l’université.

L’une des branches de la technologie qui a largement contribué à cette révolution numérique est l’imagerie tridimensionnelle, qui est devenue très populaire en archéologie en raison des nombreuses possibilités qu’elle offre d’étudier, d’analyser et de reconstruire virtuellement des artefacts anciens, des environnements et même des monuments entiers (fig. 1). Appliquée à la numismatique, elle offre la possibilité d’acquérir des images de monnaie en 3D, des nuages de points d’une incroyablement haute résolution reproduisant leur forme, leur volume et leur géométrie, révélant toute caractéristique de leur structure avec une précision micrométrique (c’est-à-dire inférieure à un millimètre). Les modèles de pièces en 3D peuvent être agrandis, inversés, tournés et analysés de manière plus détaillée qu’à partir de photographies numériques, de sorte qu’ils peuvent être utilisés aussi bien dans la recherche que dans les activités de diffusion et de vulgarisation (fig. 2).

Fig. 2 scan 3D avec un microprofilomètre d’une monnaie romaine provinciale du musée de Castelvecchio (Vérone) pour le projet RESP

L’université de Vérone (département des cultures et civilisations), en collaboration avec le King’s College de Londres et le WMG (ex Warwick Manufacturing Group) de l’Université de Warwick, mène une vaste campagne de numérisation 3D des monnaies romaines impériales et provinciales dans le cadre du programme RESP (The Roman Emperor Seen from the Provinces), un projet de recherche de cinq ans financé par le Conseil européen de la recherche dans le cadre du programme Horizon 2020 (GA 101002763). Le RESP étudie la genèse, la reproduction et la diversification des portraits des empereurs romains et des membres de leur famille dans les provinces au cours des trois premiers siècles de l’Empire (env. 31 av. J.-C. – 297 ap. J.-C.). Son objectif est de mieux comprendre comment les portraits étaient conçus et produits, en quoi ils différaient de ceux réalisés à Rome et pourquoi.

Le projet associe la méthodologie de recherche traditionnelle à l’imagerie tridimensionnelle, en particulier pour reconstituer la manière dont les portraits d’un même empereur ont pu provenir d’un modèle commun, ont été reproduits et adaptés sur différents supports, en privilégiant la comparaison entre les monnaies et les sculptures. Les monnaies, en particulier, ont été le principal moyen de diffusion de l’image impériale et constituent notre principale source d’observation de l’évolution des portraits impériaux au fil du temps, depuis les émissions produites à Rome (et dans d’autres ateliers impériaux) à celles produites par des centaines d’émissions provinciales ; elles portaient des versions miniaturisées des portraits officiels conçus par l’autorité centrale pour la sculpture, qui circulaient aux quatre coins du monde romain et étaient copiées par des artistes et des graveurs locaux, générant ainsi des adaptations provinciales.

La numérisation haute définition des monnaies améliore la lisibilité des traits du visage, permet un agrandissement et réduit le degré de subjectivité potentielle dans l’identification des typologies de portraits, car le nuage de points capturé peut être utilisé comme un cadre de référence objectif et mesurable pour la comparaison entre les modèles officiels et leurs copies. Dans le cadre du projet, nous scannons en 3D des portraits sculptés et des portraits monétaires pour les confronter en trois dimensions : les portraits du même empereur sur différents supports et formats peuvent être mis à l’échelle, alignés, superposés et comparés pour comprendre leurs éventuels liens à un modèle commun ainsi que leurs divergences afin de reconstituer leur genèse et leur production.

Fig 3 processus de génération virtuelle d’un portrait d’Hadrien en ronde bosse à partir d’un scan 3D d’un profil sur monnaie avec une modélisation Morphable

Nous avons également développé une application numérique conçue spécifiquement pour notre recherche, qui utilise la modélisation 3D basée sur Morphable (3DMM) pour les visages humains en 3D afin de générer des portraits en ronde-bosse à partir des profils des monnaies. Cette forme d’archéologie expérimentale numérique reproduit la manière dont un prototype peut être modifié et adapté pour correspondre à différents formats, ce qui permet de comprendre le point de vue du producteur et de mettre en évidence les différences techniques entre les processus de gravure et de sculpture (fig. 3).

Outre cette application très pointue, l’imagerie 3D est utilisée dans plusieurs autres branches de la recherche numismatique, par exemple pour étudier la fabrication des pièces et distinguer les spécimens authentiques frappés de copies ou de faux produits par moulage, ou pour analyser en détail des caractéristiques spécifiques, par exemple les modifications intentionnelles des dessins et des légendes des monnaies, ou bien les contremarques et les graffiti.

Les images tridimensionnelles peuvent être créées à l’aide de diverses techniques. La plus courante est la photogrammétrie, qui consiste à prendre plusieurs photos d’un objet à 360° pour les assembler et créer un modèle numérique à l’aide d’algorithmes SfM (Structure from Motion). Il s’agit de la méthode la plus accessible, car elle est plus facile à mettre en œuvre et repose sur un équipement moins coûteux (appareils photo numériques grand public), mais elle présente certaines limites pratiques, qui impliquent soit de prendre des photos en déplaçant l’appareil photo autour de la pièce pour capturer toute sa surface, soit de faire pivoter la monnaie selon un certain angle avant chaque prise de vue ; en outre, les résultats ne sont pas toujours satisfaisants. Les scanners 3D utilisant la lumière structurée ou la technologie du laser bleu peuvent produire de meilleurs résultats parce qu’ils sont plus efficaces et plus rapides, mais ils exigent un équipement plus grand et plus encombrant. À l’inverse, les scanners commerciaux portables et plus maniables, souvent utilisés en archéologie, ne conviennent généralement pas pour les monnaies, car ils sont conçus pour des objets beaucoup plus grands et n’ont pas une résolution suffisante pour capturer les détails les plus fins. La précision des scans dépend également, comme pour la photographie numérique, des caractéristiques particulières des surfaces métalliques des pièces, qui peuvent être soit trop réfléchissantes, soit trop absorbantes : la plupart des scanners 3D portables peuvent acquérir des images de pièces en or et en argent, mais ils ont du mal avec les spécimens en alliage cuivreux, en particulier les patines plus sombres, qui constituent un des matériaux extrêmement répandu durant la période hellénistique et dans le monde romain.

Fig. 4 Numérisation 3D d’une monnaie romaine provinciale en bronze de Nerva de Cassandrea (Macédoine) à la  BnF, MMA FG 601 à l’aide de la technologie du capteur tactile élastomère

Pour numériser un échantillon de monnaies romaines impériales et provinciales à la BnF dans le cadre du projet RESP, nous avons utilisé un autre instrument appelé GelSight Mobile, qui fonctionne d’une manière encore différente. Il s’agit d’un petit appareil portable qui utilise la technologie des capteurs tactiles élastomères directement sur la surface de la pièce pour prendre une empreinte du relief : la surface souple du capteur s’adapte à la forme de la monnaie et capture plusieurs clichés sous différents angles en appliquant une technique appelée reconstruction 3D par stéréophotométrie (fig. 4). Le logiciel utilise ensuite ces images pour reconstruire instantanément la géométrie 3D de la pièce avec une résolution micrométrique (fig. 5). En plus d’être extrêmement rapide et précis, l’appareil fonctionne efficacement sur n’importe quel matériau de surface, indépendamment de sa composition, de sa réflectivité, de sa transparence ou des conditions d’éclairage ambiantes, sans affecter l’intégrité de l’objet ni y laisser de traces.

Fig. 5 Photo numérique de la monnaie de  Nerva (à gauche) à côté du scan 3D (à droite)

Autrefois, les numismates fabriquaient des moulages des monnaies afin d’obtenir une reproduction exacte de l’empreinte du coin. Fabriqués en plâtre ou en pâte à modeler, ils rendaient mieux que les photographies les détails des dessins et des légendes des pièces. Des centaines d’entre eux étaient patiemment rassemblés pour constituer des corpora de spécimens provenant de différentes collections afin de reconstituer les identités et les séquences des coins dans le cadre d’études portant sur un ancien atelier monétaire ou une autorité émettrice, comme un roi ou un empereur. Le fonctionnement du capteur tactile reprend le même principe, en produisant un moulage numérique de la pièce qui peut être répété plusieurs fois sans affecter l’objet et qui est stocké automatiquement dans un format numérique qui élimine les risques de détérioration. Les scanners peuvent être adaptés à des besoins spécifiques, comme l’extraction de données d’une partie particulière d’une pièce et la production d’une copie parfaite en trois dimensions: pour cette raison, ils conviennent particulièrement bien aux objectifs du projet RESP comme mode d’acquisition d’images de portraits impériaux en haute résolution. La fonction de base de l’appareil est de fournir des images qui peuvent être agrandies, tournées et observées sous différents angles afin d’analyser des détails tels que les boucles, la barbe, les yeux et tous les points clés qui entrent dans la typologie du portrait. Même si le scan ne contient pas d’informations sur les couleurs, la surface 3D peut être visualisée dans des versions monochromatiques simples qui permettent un examen objectif de ses particularités (fig. 6).

Fig. 6 Scan 3D (à gauche) et surface en 3D (à droite) d’un aureus de Nerva (BnF IMP 9405 / BNC  III Nerva 45)

Parmi les monnaies que nous avons scannées dans la collection de la BnF, une mention spéciale revient à l’exceptionnel aureus en or frappé par l’atelier monétaire de Cologne en 267 après J.-C. pour l’empereur Postume (260-269 après J.-C.), l’un des usurpateurs du IIIe siècle qui établit une enclave indépendante connue sous le nom d’empire gaulois. La pièce présente l’un des premiers exemples d’un type de portrait extrêmement rare, vu de trois quarts et non de profil (FG 1399). Ce spécimen se distingue également par l’extraordinaire qualité de la gravure, qui met en valeur chaque détail de la physionomie de l’empereur, documentée exclusivement par ses monnaies. Le scan 3D met en évidence le rendu exceptionnellement précis de la chevelure et de la barbe, ainsi que les différences de hauteur du relief entre des éléments du visage qui sont normalement beaucoup plus uniformes dans la vue de profil, comme les yeux et surtout le nez, à la protrusion la plus marquée (fig. 7).

Fig. 7 Surface en 3D au droit d’un aureus de Postume (FG 1399)

Le logiciel permet d’apprécier tous ces détails en utilisant un curseur horizontal qui contrôle l’échelle verticale du modèle (axe Z), en accentuant les différences de profondeur pour rendre le relief plus perceptible et plus facile à analyser : sur le revers, qui représente une scène mythologique, Hercule domptant une des juments de Diomède, on voit la différence de traitement du dessin entre le corps de l’animal en très bas-relief et celui du héros plus en relief au premier plan, pour souligner la profondeur de champ de toute la scène (fig. 8).

Fig. 8 scan 3D (à gauche) et surface en 3D (à droite) du revers d’un  aureus de Postume (FG 1399)

En outre, le logiciel de l’appareil, conçu pour être utilisé pour la métrologie et le contrôle qualité dans les grandes industries (aérospatiale, automobile, robotique), permet d’analyser la morphologie de la pièce et de générer des rapports visuels et écrits des résultats. Ces rapports comprennent des graphiques avec les courbes de niveaux du profil imprimé par le coin (fig. 9) ; chaque distance peut être mesurée et enregistrée pour effectuer des comparaisons entre des modèles similaires ou le même modèle frappé par des coins différents. En fait, outre les surfaces en bas-relief, cette technique peut être utilisée pour analyser également les matériaux gravés qui présentent des dépressions peu profondes en surface, comme les petites pierres précieuses, en particulier les intailles, et les coins métalliques utilisés pour frapper les pièces de monnaie dans l’Antiquité, où, outre le motif, des dommages ou des fractures micrométriques, ou simplement des signes d’usure peuvent être détectés, mesurés et analysés.

Fig. 9 Courbe montrant les différences de niveaux du scan 3D d’un coin monétaire d’Auguste de Nîmes (FG 2396)

C’est ainsi le cas, par exemple, du célèbre coin monétaire cônique en bronze utilisé pour frapper les avers de certains aurei de l’empereur Auguste, qui a été trouvé en 1739 dans la fontaine de Nîmes (FG 2396 ; fig. 10).

Fig. 10 Coin monétaire pour monnaie en bronze d’Auguste provenant de Nîmes (FG 2396)

Le scan permet de visualiser le coin de deux points de vue : non seulement la surface concave de la face gravée, mais aussi son opposé, la surface convexe correspondant au relief qui était imprimé sur les pièces lors du processus de frappe, une image qui peut être comparée et superposée à celle des spécimens qui en sont effectivement issus (fig. 11).

Fig. 11 Surface en 3D du coin montrant le profil gravé (à gauche) et son relief (à droite)

Le logiciel génère également des cartes thermiques de la surface scannée, marquant avec différentes couleurs la hauteur variable de la surface du coin, allant des valeurs froides des points les plus bas aux valeurs plus chaudes des points les plus hauts (fig. 12).

Fig. 12 Cartographie thermique de la surface en 3D du coin

Si cette technologie devient plus accessible et se diffuse, elle pourrait certainement avoir un impact considérable non seulement sur la manière dont les chercheurs étudient et présentent les monnaies à la communauté universitaire, mais aussi sur la manière dont le grand public peut appréhender leur importance et en tirer des enseignements.

Dario Calomino

Pour en savoir plus :

OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
dcalomino (17 juin 2025). Moulages numériques et modèles 3D : de nouvelles façons de visualiser les empereurs romains sur les monnaies. L’Antiquité à la BnF. Consulté le 13 novembre 2025 à l’adresse https://doi.org/10.58079/14561


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