Squelette humain 3D : modèles gratuits et usage en RA en classe

Cette semaine, une demande de deux mots est arrivée par le formulaire de notre site : « squelette humain ». C'est l'une des recherches les plus courantes chez les enseignants de sciences et de biologie, et elle cache presque toujours trois questions : où trouver un squelette 3D utilisable sans problème de droits, comment le faire apparaître sur le bureau grâce à la caméra du téléphone, et que faire quand le fichier gratuit ne convient pas. Ce texte répond aux trois, avec les précautions que nous avons apprises en montant des projets de réalité augmentée pour des écoles.

Pourquoi le squelette est le meilleur premier modèle 3D de l'école

Le squelette en plastique de la salle de sciences coûte cher, se casse, reste enfermé dans le laboratoire et n'existe qu'en un seul exemplaire pour toute la classe. Un modèle 3D résout ces trois limites à la fois : chaque groupe a le sien à l'écran, on peut le faire pivoter, s'en approcher et masquer certaines parties, et l'élève peut l'ouvrir chez lui pour réviser avant l'examen.

C'est aussi le cas où la réalité augmentée apporte le plus, car le sujet est spatial. Comprendre où s'emboîte l'omoplate, comment la colonne vertébrale se courbe ou pourquoi le crâne comporte autant de sutures est bien plus facile en observant sous plusieurs angles que sur une figure plane du manuel. D'après notre expérience, un contenu que l'élève doit voir « de côté » et « par derrière » justifie la RA ; un contenu qui tient dans une illustration n'en a pas besoin.

Où trouver un squelette 3D gratuit (et libre d'usage)

Il existe de bons modèles gratuits sur internet. L'attention doit porter sur la licence, qui précise ce que vous pouvez faire du fichier. Les trois sources que nous utilisons le plus souvent comme point de départ :

• Z-Anatomy. Un atlas d'anatomie 3D ouvert, avec os, muscles, organes et leurs noms. La licence est Creative Commons Attribution - Partage dans les mêmes conditions 4.0 (CC BY-SA 4.0) : vous pouvez l'utiliser, y compris dans le matériel de l'école, à condition de citer la source et de distribuer toute version modifiée sous la même licence. Le projet s'appuie sur BodyParts3D, une base de données japonaise d'anatomie également ouverte, sous licence CC BY-SA 2.1 Japon. Attention : le dépôt lui-même signale que certaines pièces proviennent d'autres sources aux règles différentes, dont une qui interdit l'usage commercial. Pour un usage en classe, sans vendre le matériel, cela suffit généralement ; pour un produit payant, vérifiez pièce par pièce.
• Sketchfab. La plus grande vitrine de modèles 3D au monde, avec des dizaines de squelettes à télécharger gratuitement. Utilisez le filtre des modèles téléchargeables et lisez la licence sur la page de chacun. Ceux marqués CC Attribution (CC BY) permettent presque tout, en demandant seulement de citer l'auteur. Ceux marqués Pas d'utilisation commerciale ou Pas de modification limitent l'usage : le premier interdit l'usage commercial, le second interdit de modifier le fichier, ce qui empêche déjà d'en réduire la taille pour le téléphone.
• NIH 3D (anciennement NIH 3D Print Exchange, des Instituts nationaux de la santé des États-Unis). Il réunit des modèles scientifiques et médicaux, certains générés à partir de scanners de personnes réelles, avec la licence indiquée sur chaque page. Ils sont excellents pour le détail anatomique, mais sont souvent lourds et sans couleur, conçus pour l'impression 3D.

Règle pratique : notez la licence et l'auteur le jour même du téléchargement. Six mois plus tard, personne ne se souvient d'où venait le fichier, et c'est précisément le moment où la direction demande s'il peut être utilisé dans le matériel destiné aux familles.

Avant l'utilisation : ce qu'il faut vérifier dans le fichier

Trouver le modèle, c'est la moitié du travail. L'autre moitié consiste à vérifier qu'il fonctionne sur le téléphone de l'élève. Les quatre problèmes que nous rencontrons le plus :

1. Poids. Les modèles anatomiques détaillés dépassent facilement 2 millions de triangles et 100 Mo. Sur un téléphone d'entrée de gamme, ils se bloquent ou ne s'ouvrent pas. Pour la RA en classe, visez un fichier de 10 à 15 Mo maximum. Il est possible de le réduire dans Blender, qui est gratuit, avec l'outil de simplification (« Decimate »), sans perdre l'essentiel pour le cours.
2. Format. Pour s'ouvrir dans le navigateur et en réalité augmentée, le bon format est le GLB. S'il est au format OBJ, FBX ou STL, il faut le convertir. Nous expliquons la différence entre eux dans GLB, OBJ, FBX ou STL : quel format 3D utiliser, et notre convertisseur de fichiers 3D le fait gratuitement dans le navigateur.
3. Modèle blanc. C'est le défaut le plus courant : sur l'ordinateur, le squelette apparaît en couleur, sur le téléphone il apparaît blanc. Dans la plupart des cas que nous traitons, la cause était la texture enregistrée dans un format d'image que le visualiseur de RA du téléphone ne lit pas (comme WebP). Remplacer la texture par du PNG ou du JPG règle le problème.
4. Pièces détachées. Les atlas complets contiennent des centaines d'os séparés, parfois mal placés après l'exportation. Ouvrez le fichier entier et faites-le pivoter avant de l'apporter à la classe.

Comment faire apparaître le squelette sur le bureau

Aucune application dédiée n'est nécessaire. Les téléphones actuels disposent déjà d'un visualiseur de réalité augmentée intégré : sous Android, il s'ouvre depuis le navigateur ; sur iPhone, il en va de même avec le format d'Apple. Le chemin le plus simple pour l'école :

1. Placez le GLB dans une page de visualisation 3D. Il existe des outils gratuits pour cela, et notre propre plateforme, webar.app.br, propose un forfait gratuit qui publie un modèle pendant sept jours, suffisant pour tester un cours.
2. Générez un QR code avec l'adresse de la page et collez-le sur la fiche d'activité ou projetez-le au tableau.
3. L'élève pointe la caméra, ouvre la page, touche le bouton de réalité augmentée et place le squelette sur la table ou sur le sol.

Un avertissement que nous tenons à donner : en réalité augmentée via le navigateur, le squelette apparaît dans votre espace, et on peut l'agrandir et le réduire avec les doigts, mais ne comptez pas sur la taille exacte d'une personne. Si le cours dépend d'une mesure (comparer la taille de l'élève à celle du squelette, par exemple), testez d'abord avec l'appareil qui sera utilisé.

Il vaut aussi la peine de prévoir le téléphone qui ne s'ouvre pas. Un appareil ancien, sans fonction de réalité augmentée ou sans espace pour la caméra, existe dans toutes les classes. Gardez l'option de faire pivoter le modèle à l'écran, sans caméra, et travaillez en groupes de trois ou quatre. Nous détaillons ces pièges dans réalité augmentée sur téléphone simple.

Trois activités qui fonctionnent avec le squelette en 3D

• Chasse aux os. Chaque groupe reçoit une liste de cinq os et doit les trouver, les faire pivoter et photographier l'écran en montrant chacun d'eux. Cela fonctionne bien dès la 6^e et oblige l'élève à utiliser la 3D, pas seulement à regarder.
• Avant et après le manuel. L'enseignant montre la figure du manuel, demande où se trouve l'articulation de l'épaule, et n'ouvre le modèle qu'ensuite. L'écart entre ce que la classe avait imaginé et ce qu'elle voit devient la discussion du cours.
• Expliquer face à la caméra. Au lycée, chaque élève enregistre une vidéo d'une minute présentant un système du corps avec le modèle sur la table. C'est à la fois une évaluation, une révision et du contenu pour les réseaux de l'école.

Pour le pas-à-pas complet d'un cours avec RA, de l'objectif à l'évaluation, consultez réalité augmentée en classe : comment monter le premier cours.

Quand le modèle gratuit ne suffit pas

Le fichier gratuit résout beaucoup de choses, mais il a des limites. Il est temps de commander un modèle sur mesure lorsque l'école a besoin de :

• Noms en portugais à l'intérieur du modèle. Les atlas ouverts sont fournis avec la nomenclature en latin ou en anglais.
• Des parties qui se séparent et se remettent en place au toucher, ou des couches qui apparaissent une à une (os, puis muscles, puis organes).
• Du mouvement : l'articulation du genou qui plie, la cage thoracique pendant la respiration.
• Un usage commercial sans doute juridique, par exemple dans un manuel scolaire, un cahier vendu ou une application de l'école.
• Un poids maîtrisé pour fonctionner sur le téléphone le plus simple de la classe, avec des tests sur des appareils réels.

Dans ces cas, la modélisation est réalisée à partir de zéro ou d'une base ouverte, dans le respect de la licence, et la livraison est déjà prête pour la réalité augmentée. C'est le travail de notre équipe de modélisation et animation 3D, et le montage de l'expérience revient à celle de réalité augmentée.

Les erreurs que nous voyons le plus

• Télécharger le plus beau modèle plutôt que le plus léger. Celui de 2 millions de triangles impressionne sur l'ordinateur de l'enseignant et se bloque sur le téléphone de l'élève.
• Ignorer la licence parce que « c'est pour l'école ». L'usage éducatif n'est pas une exception automatique. Si le matériel est destiné aux familles, au site ou aux réseaux sociaux, la licence s'applique.
• Tester uniquement sur son propre téléphone. L'appareil de l'enseignant est souvent meilleur que celui de la moyenne de la classe. Testez d'abord sur un téléphone simple.
• Utiliser la RA comme attraction et non comme activité. Le squelette qui flotte sur la table vaut cinq minutes de « waouh ». Ce qui reste, c'est la tâche qui suit.

Résumé

Pour commencer sans dépenser : téléchargez un squelette sous licence CC BY ou CC BY-SA, réduisez sa taille, convertissez-le en GLB, publiez-le sur une page avec bouton de réalité augmentée et apportez un QR code en classe. Si le cours nécessite des noms en portugais, des pièces qui se séparent, du mouvement ou un usage commercial, il vaut alors la peine de passer commande. Si vous souhaitez de l'aide à l'une de ces étapes, contactez notre équipe de réalité augmentée.

Sources

• Z-Anatomy, dépôt officiel « Models of human anatomy », avec la licence CC BY-SA 4.0 et les crédits de chaque source.
• BodyParts3D, Database Center for Life Science (Japon), licence CC BY-SA 2.1 Japon.
• Sketchfab, pages de modèles de squelette humain et description des licences Creative Commons.
• NIH 3D, dépôt de modèles scientifiques des Instituts nationaux de la santé des États-Unis.
• Expérience de l'Agência Primeira Página dans des projets de réalité augmentée pour des écoles et des maisons d'édition.