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    La photogrammétrie numérique à partir d’archives argentiques : mise en place d’un protocole adapté à la restauration d’une niche gallo-romaine

    Digital photogrammetry from analogue photo archives, a protocol adapted to the restoration of a gallo-roman niche
    Laura Bontemps et François Guéna

    Résumés

    Cet article présente un travail de recherche en conservation-restauration mené dans le cadre d’un mémoire de master de l’INP. La restauration d’une niche gallo-romaine lacunaire en vue de son exposition dans un musée en est à l’origine. Cet objet ayant perdu des éléments le constituant, son remontage était impossible. Toutefois, ces éléments manquants étant présents sur des archives photographiques conservées au musée, l’hypothèse émise a été que des techniques de photogrammétries pourraient permettre leur reconstruction en 3D en vue d’une restitution en taille réelle. C’est en partenariat avec l’UMR MAP-MAACC qu’un protocole de reconstruction 3D a été mis au point et que les éléments manquants ont pu être fabriqués. Plusieurs obstacles ont dû être surmontés. La qualité des photos d’archives, leur incomplétude, qui ne permettait pas de documenter la totalité des éléments que l’on souhaitait restituer, et l’incertitude concernant les paramètres de prises de vue ont été source de difficultés. D’autre part, de nombreuses interrogations se posaient sur le choix du dispositif de fabrication et du matériau. L’article décrit les différentes étapes de ce travail, les difficultés rencontrées et les solutions qui ont été apportées.

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    Texte intégral

    Introduction

    1Les musées possèdent parfois dans leurs collections des œuvres qui, malgré leur intérêt historique ou artistique, comportent de trop nombreuses lacunes pour être présentées au public. Des objets dont le poids ou le volume sont importants peuvent avoir perdu les parties qui assuraient leur stabilité, notamment lors d’un remontage. Toutefois, il peut arriver que certains éléments aujourd’hui disparus soient visibles sur d’anciens documents photographiques. Est-il alors possible d’exploiter ces documents pour effectuer le remontage nécessaire à la présentation de l’œuvre ? Plus précisément, serait-il possible de fabriquer des éléments manquants pour compléter l’objet et assurer sa stabilité en vue d’une présentation ? C’est ce questionnement qui est à la base des travaux présentés dans cet article.

    • 1 - BONTEMPS, Laura. De la pierre aux pixels : la restauration à l’épreuve du disparu. Conservation-r (...)
    • 2 - Un sacellum est un édicule utilisé comme un temple de dimension réduite.

    2Cette problématique est issue de la partie technico-scientifique d’un travail de master de conservation-restauration de l’Inp1. L’objet d’étude de ce master était la niche d’un sacellum2 découvert lors de fouilles effectuées en 1971 sur un théâtre gallo-romain à Vendeuil-Caply (Oise), dans le nord de la France. L’objet, constitué de 4 blocs de craie, avait subi de nombreuses altérations et au gré de déplacements successifs, avait perdu deux de ses blocs, ce qui rendait impossible son remontage. Le musée archéologique de l’Oise conservant une documentation photographique importante réalisée lors des fouilles du site, l’hypothèse émise fut que des techniques de reconstruction 3D à partir de ces photos, couplées à des techniques de fabrication, seraient susceptibles d’apporter des solutions pour procéder au remontage de la niche du sacellum.

    3En effet, la reconstruction 3D photogrammétrique est une technique aujourd’hui largement utilisée et fiable. Elle permet de produire un modèle 3D d’un objet à partir d’un ensemble de prises de vues. Par ailleurs, des outils de fabrication numérique comme les imprimantes 3D peuvent reproduire un objet dans divers matériaux à partir d’un modèle. Il s’agissait donc de reconstituer en 3D les deux blocs manquants de l’œuvre à partir d’images d’archives et de les fabriquer avec une imprimante 3D dans un matériau approprié afin d’effectuer le remontage de l’œuvre en vue de sa présentation dans le musée.

    • 3 - GRÜN, Armin, REMONDINO, Fabio, ZHANG, Li. « Photogrammetric Reconstruction of the Great Buddha of (...)
    • 4 - BITELLI, Gabriele, GIRELLI, Valentina Alena, MARZIALI, Michele, ZANUTTA, Antonio. « Use of histor (...)
    • 5 - WILSON, Andrew T., MILES, Helen C., LABROSSE, Frédéric, TIDDEMAN, Bernard, ROBERTS, Jonathan C. « (...)

    4Ce procédé se heurtait toutefois à plusieurs obstacles. Le premier concernait la reconstruction 3D à partir d’images d’archives. Un des premiers exemples de reconstitution 3D à partir de photos d’archives est celui des Bouddhas de Bâmiyan, situés en Afghanistan et détruits en 20003. Depuis lors, des études similaires ont été effectuées sur des objets de différente nature4. Toutefois, la qualité des photos d’archives sur le sacellum, leur incomplétude, qui ne permettait pas de documenter la totalité de l’objet que l’on souhaitait restituer, l’incertitude concernant les paramètres de prises de vue, etc., entraînaient de nombreuses difficultés et nécessitaient des travaux de recherche pour définir des méthodes adaptées5. Le deuxième problème concernait la fabrication. Différentes technologies d’impression 3D sont disponibles aujourd’hui. Le choix du dispositif dépend de la taille des objets à fabriquer et du matériau. Pour la niche, ce dernier devait offrir à la fois une résistance mécanique suffisante, une bonne stabilité dans le temps, un aspect semblable à celui du matériau original et enfin, une densité modérée pour que les objets fabriqués soient facilement manipulables lors du remontage.

    • 6 - METATLA, Lisa. Tapis rouge pour l’impression : étude et conservation-restauration d’un tapis turc (...)
    • 7 - GANTIER, Gaëlle. Souvenirs d’Indochine ? Étude et conservation-restauration d’un cabinet vietnami (...)

    5Quelques études ont été menées pour reconstruire des éléments lacunaires dans des œuvres patrimoniales, des reconstructions en 2D6 ou des reproductions d’éléments symétriques7, mais à notre connaissance, aucune étude de reconstruction 3D et de fabrication à partir d’archives photographiques n’a encore été réalisée dans un contexte de conservation-restauration. Cet article présente le processus de reconstruction, fabrication et remontage de la niche du sacellum de Vendeuil-Caply. La première partie de l’article décrit le contexte de l’étude, les parties suivantes décrivent successivement les étapes de la reconstruction 3D, de fabrication et du remontage. Pour chacune de ces étapes sont présentées les difficultés rencontrées et les stratégies mises en œuvre pour y remédier.

    Contexte de l’étude

    • 8 - TARDY, Dominique. « Les lieux de culte dans les édifices de spectacle gallo-romains ». Dans MORET (...)

    6Le sacellum de Vendeuil-Caply fut découvert en 1971, lors des fouilles du grand théâtre de la ville antique. Son caractère exceptionnel tient au fait qu’il était et reste le seul exemplaire en Gaule du Nord d’une configuration architecturale atypique intégrant un espace de culte au sein d’un théâtre8. L’élément architectural, alors complet et à son emplacement originel, comportait une niche composée de quatre blocs de craie (fig. 1). La niche présentait au surplus un décor peint encore en bon état de conservation sur le bloc supérieur en cul-de-four et les blocs médians. Conservée in situ jusqu’en 1994, elle fut par la suite déposée et déplacée dans plusieurs lieux de stockages, ce qui a entraîné de nombreuses altérations.

    Figure 1

    Figure 1

    Le sacellum dans le grand théâtre en 1972. Archives du musée archéologique de l’Oise.

    Repro. Laura Bontemps. © Musée archéologique de l’Oise.

    7Lors de son arrivée à l’atelier de restauration, nos observations et recherches nous ont permis de déterminer que sur les quatre blocs qui nous avaient été confiés, deux n’appartenaient pas à la niche : le bloc médian dextre et le bloc inférieur ont été égarés après leur découverte. Malgré nos recherches, les deux blocs sont restés introuvables. L’élément était donc lacunaire, sans aucune possibilité de remontage. S’est alors posée la question suivante : que faire, en tant que conservatrice-restauratrice, lorsque le projet de la conservation est de présenter l’objet au public alors même qu’il présente des lacunes aussi importantes et n’est pas remontable ?

    8Pour la restitution d’éléments moins volumineux, des méthodes plus classiques s’offraient à nous. Pour n’en citer qu’une, on aurait pu créer, à partir des photographies, un modèle en terre des blocs manquants, de le mouler et d’en tirer un exemplaire en plâtre-résine. Toutefois, cette méthode aurait été très laborieuse à mettre en place pour des objets de grandes dimensions (coût en matériaux, espace nécessaire, manipulations difficiles …). Le tirage aurait été très lourd et la forme obtenue moins proche de l’original. En prenant en compte ces divers éléments, vers quelle méthode pouvions-nous nous tourner ? C’est ce questionnement qui nous a poussés à nous pencher sur les ressources à notre disposition.

    9Le musée archéologique de l’Oise conserve en effet une documentation photographique importante des fouilles menées sur le site de Vendeuil-Caply. Après visionnage de l’ensemble de cette collection, de nombreux clichés de la niche in situ furent mis de côté sélectionnés ?. Ne restait plus qu’à savoir comment les exploiter. Les techniques actuelles et l’évolution constante des méthodes de restitution numérique et le développement des technologies « 3D » nous ont donné l’envie de procéder à une opération encore expérimentale, l’exploitation des archives photographiques par la photogrammétrie numérique.

    La reconstruction 3D

    Photogrammétrie

    • 9 - SACLEUX, Justine. « À la recherche de la voussure perdue ». Étude et restauration de fragments la (...)

    10La photogrammétrie numérique est maintenant bien répandue et fréquemment utilisée dans le domaine de l’archéologie. Ses multiples usages en font un outil précieux pour l’archéologue. Pour la conservation-restauration, des études ont déjà été menées sur le sujet9, mais son utilisation reste marginale. Le principe de la reconstruction 3D par photogrammétrie consiste, à partir d’une série de photographies d’un objet, à retrouver les positions de l’appareil photographique pour chaque vue (soit l’étape dite d’alignement) afin de créer un nuage de points dense. Ce nuage comporte les coordonnées des points de l’objet retrouvés par le logiciel sur les axes du repère (x,y,z). Ils peuvent ensuite être reliés en un maillage plus ou moins dense. Enfin, le maillage obtenu peut recouvrer sa texture initiale récupérée sur les photographies. La première étape consistait dans notre cas à sélectionner les photos d’archives susceptibles d’être utilisées.

    Sélection des images

    • 10 - Une plage chronologique plus importante aurait pu engendrer des erreurs du fait de la dégradation (...)

    11En amont de la mise en place du protocole pour la photogrammétrie, nous avons trié les archives photographiques disponibles. Sur les centaines de clichés conservés par le musée archéologique de l’Oise (photographies prises par les archéologues, les bénévoles, le CEPMR), seules quelques dizaines montraient la niche encore en place. Parmi ceux-ci, nous avons choisi de nous servir uniquement des clichés datés entre 1971 et 1976, afin d’éviter de trop grandes différences d’état de conservation de la niche10.

    • 11 - Les zones surexposées ou sous-exposées ne présentent aucune information tonale.
    • 12 - Des incertitudes existaient quant à la possibilité d’utiliser à la fois des photographies noir et (...)

    12La qualité des images fut également un critère de choix primordial, car elle influait fortement sur la qualité de la photogrammétrie : les clichés très flous, sous-exposés ou surexposés11 ont été écartés, de même que ceux présentant un grain trop prononcé qui brouillait la reconnaissance des points. Nous n’avons pas retiré les clichés dont la colorimétrie était fluctuante, car cette donnée n’était pas pour nous essentielle avant l’étape de création de la texture12. Au total, nous avons gardé 16 diapositives et 5 négatifs exploitables (fig. 2).

    Figure 2

    Figure 2

    Vignettes de l’ensemble des photographies d’archives (diapositives et négatifs) retenues pour la photogrammétrie numérique. Archives du musée archéologique de l’Oise.

    Repro. Laura Bontemps. © Musée archéologique de l’Oise.

    • 13 - Reflect DigitDia 6000.

    13Il s’agissait ensuite de définir la méthode de reversement des images en version numérique. Nous avons fait appel à un laboratoire de photographie professionnel, disposant de matériel de numérisation13 en haute définition. Les numérisations obtenues conservaient les détails des photographies et ne présentaient pas de déformations.

    • 14 - La photogrammétrie numérique actuelle utilise les métadonnées du fichier pour connaître les infor (...)
    • 15 - Le logiciel Agisoft PhotoScan© place la distance focale par défaut à 50 mm.
    • 16 - Association des amis de Vendeuil-Caply, fouilleurs bénévoles dont certains sont présents sur le s (...)

    14Les photographies furent d’abord chargées dans le logiciel Agisoft PhotoScan©. Celui-ci indiquait qu’elles n’étaient pas calibrées : les fichiers .jpeg numérisés ne comportaient effectivement aucune information sur la caméra (appareil photographique) utilisée pour la prise de vue14. La difficulté dans l’utilisation des archives argentiques était liée au fait que nous n’avions d’informations ni sur le contexte de la prise de vue ni sur l’objectif de l’appareil : ces informations étaient pourtant importantes en photogrammétrie numérique. Sans elles, le logiciel ne pouvait pas estimer automatiquement la distance focale15. Ignorant tout des appareils photographiques utilisés durant les fouilles archéologiques, nous nous sommes rapprochés des bénévoles de l’association16. Ceux-ci nous ont indiqué que plusieurs appareils avaient été utilisés au cours des travaux mais compte tenu du format des photographies et de la date des prises de vues, nous avons estimé qu’il s’agissait probablement d’appareils avec un objectif de 50 mm. La calibration du logiciel par défaut a donc été conservée.

    Alignement

    • 17 - L’alignement des photographies produit un nuage de points clairsemés et donne la possibilité de r (...)
    • 18 - Seule une des images n’a pu être exploitée dans le logiciel par manque de points de reconnaissanc (...)

    15Après intégration de ces informations, nous avons procédé à l’alignement des photographies. Cette première étape était le point clé de la reconstruction en photogrammétrie. Cela consistait pour le logiciel à retrouver la position de la caméra pour chaque prise de vue ainsi que l’orientation de chaque photographie17 (fig. 3). Nous avons pu voir dans notre cas que l’angle de prise de vues était assez restreint mais permettait tout de même de recouper plusieurs fois les mêmes zones de la niche18.

    Figure 3

    Figure 3

    Positionnement des caméras lors de l’alignement des photographies dans le logiciel Agisoft PhotoScan.

    Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.

    Nuage de points dense

    16Ce premier calcul fait, nous avons pu lancer la formation du nuage de points dense. Le logiciel a calculé les informations de profondeur entre chaque image pour les combiner en un nuage de points dense. Dans les paramètres, le niveau d’exigence pour la construction du nuage est modifiable, ce qui a un impact direct sur la qualité et la densité du résultat. Plus celui-ci est élevé, plus la géométrie obtenue est précise et détaillée mais l’exécution de son calcul est également plus chronophage. Chaque niveau a été testé avant de choisir celui qui convenait le mieux à notre cas. Nous avons opté pour une reconstruction de niveau « modéré », qui offrait une quantité de détail suffisante.

    Maillage

    17Le nuage de points dense obtenu, le maillage a pu être formé. Dans un maillage, les points étaient reliés de manière à former des polygones (généralement des triangles ou des quadrangles), et constituaient une représentation géométrique de l’objet (fig. 4). Le nombre de mailles obtenues était modulable dans les paramètres du logiciel. Nous avons opté pour une densité de maillage élevée, pour nous permettre entre autres choses de mieux modifier par la suite les surfaces obtenues, quitte à réduire le nombre de mailles.

    Figure 4

    Figure 4

    Résultat de la photomodélisation du sacellum avec application de la texture.

    Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.

    Texturation

    18Pour la création de la texture, nous avons utilisé le logiciel Agisoft PhotoScan© en écartant les photographies dont la colorimétrie n’était pas satisfaisante pour ne conserver que les clichés dont la colorimétrie était relativement homogène.

    • 19 - Le logiciel permet d’étalonner les calculs sur différentes qualités : « basse », « moyenne », « h (...)

    19L’optimisation de la modélisation 3D de la niche in situ s’est effectuée en modifiant les paramètres de calcul du logiciel Agisoft PhotoScan©. À chaque étape du travail (alignement des photographies, constitution du nuage de points, création du maillage), nous avons modifié la qualité de calcul demandée19 et réalisé un total de 27 essais via une série de 39 calculs.

    Modélisation

    20Le protocole de photogrammétrie établi, nous avons pu passer à l’étape de la complétion des deux blocs manquants en commençant par extraire du maillage du sacellum entier les faces de parement des deux blocs manquants (fig. 5).

    Figure 5

    Figure 5

    Maillage des faces de parement des deux blocs manquants.

    Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.

    21Grâce aux archives dessinées indiquant les mensurations des blocs, nous avons pu vérifier les cotes de la photogrammétrie et mettre à l’échelle les maillages. En visionnant le détail des maillages, nous avons pu repérer la présence d’aberrations dans la construction de ceux-ci. Plusieurs types d’erreurs furent répertoriés :

    22- apparition de sommets et de mailles ne correspondant pas à un solide existant sur les photographies,

    23- apparition de trous dans le maillage (information trop lacunaire pour procéder à la reconstruction de ces zones lors du calcul du maillage par Agisoft PhotoScan©)

    24- apparition de points isolés en dehors du maillage de l’élément et de polygones non connectés au bord (objet flottant),

    • 20 - Les pics forment de petites pyramides avec un seul point au sommet.

    25- apparition de pics20 sous forme d’angles vifs et de congés en surface (fig. 6).

    Figure 6

    Figure 6

    Exemple d’erreurs dans le maillage du bloc médian.

    Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.

    • 21 - Cet aspect chahuté peut s’expliquer par la faible qualité des photographies d’origine.
    • 22 - Les bordures des maillages ont ainsi pu être conservées sans modification.

    26Le logiciel Meshlab®, disponible en open source, permet – entre autres choses – de modifier les maillages : nettoyage, réparation, simplification. Il a ainsi été possible de supprimer les aberrations énoncées ci-dessus grâce à différents outils automatisés : bouchage des trous, retrait des points isolés, lissage des surfaces pour adoucir les pics apparus, simplification des surfaces sans modification de leur aire et diminution du nombre de mailles. Les faces de parement des blocs ont également été « lissées » afin de ne pas conserver un aspect chahuté qui ne correspondait pas à la réalité visible sur les photographies21. La difficulté ici a été de trouver un outil lissant la surface sans pour autant modifier la bordure du maillage et donc sa géométrie générale. Nous avons opté pour l’utilisation d’un algorithme qui a permis de sélectionner des zones du maillage afin de circonscrire la modification et le lissage22. La suppression manuelle de certains points et la reprise de trous ont également été nécessaires car les outils automatisés ne se sont pas toujours révélés adaptés à notre cas.

    27Les maillages nettoyés étaient alors prêts à être utilisés pour la reconstruction des blocs. Pour ce travail, nous avions besoin d’un logiciel répondant aux critères de reconstruction suivants :

    28- l’échelle devait être respectée et les mesures globales ainsi que la forme géométrique générale devaient correspondre à celles des blocs originaux disparus,

    29- les faces reconstruites et non issues de la photomodélisation devaient être identifiables comme telles,

    30- les modèles créés devaient être exploitables en vue d’une restitution à taille réelle.

    31Le travail fut mené avec le logiciel Rhinoceros v.5, qui autorise la création à la fois de surface, de solides et de maillages. Nous avons dans un premier temps mis en place les arêtes de plan selon les mesures fournies par les archives. La profondeur de chaque bloc, non indiquée dans les mesures, fut déduite de celle des blocs originaux conservés (fig. 7). Une fois toutes les arêtes créées, la création des surfaces put débuter. Le logiciel Rhinocéros offre plusieurs possibilités et des outils nombreux pour créer des surfaces. Nous en avons testé plusieurs afin de déterminer le plus adapté à notre besoin, en l’occurrence « Curves network » qui crée la surface en suivant les courbes indiquées par l’utilisateur : ici, les courbes indiquées étaient les arêtes des plans. La surface obtenue était peu angulaire, plus facile à retravailler.

    Figure 7

    Figure 7

    Ajout des arêtes des plans des deux blocs.

    Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.

    32Les blocs ont donc été reconstruits mais les faces obtenues étaient très planes. Nous avons donc choisi de retravailler celles-ci sous le logiciel Blender avec l’outil Sculpt. Cet outil se veut très facile d’utilisation et modifie la surface du maillage comme si l’utilisateur modelait de la terre. Grâce à cette manipulation, l’aspect très lisse de la surface a pu être cassé pour obtenir un effet plus semblable à celui de la pierre et amorcer le passage entre les zones photomodélisées (les zones de parements) et les zones modélisées pour que la différence soit moins marquée. Le logiciel permet de modifier le maillage et d’en modifier la forme petit à petit, sans altérer les dimensions des blocs modélisés (fig. 8).

    Figure 8

    Figure 8

    Les deux blocs complétés dans Rhinocéros.

    Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.

    La fabrication des blocs

    33La modélisation des deux blocs achevée, la dernière étape du travail put débuter. L’objectif principal était de restituer à la niche son intégrité structurelle et de la rendre présentable au sein du musée. Il était donc logique d’évaluer les différentes méthodes de restitution disponibles sur le marché pour la fabrication à taille réelle des deux blocs manquants.

    34Les progrès rapides au cours des dernières années des techniques de fabrication ont ouvert l’accès à un large choix de matériaux (céramique, matériaux plastiques, métaux…) et à de nombreux modes de création (méthode additive, soustractive, directe ou indirecte). Le champ des possibles s’élargit toujours un peu plus.

    35Un cahier des charges fut défini en amont de la prospection, prenant en compte les besoins techniques inhérents à notre cas, les trois principaux critères étant la stabilité dans le temps, la résistance mécanique, la limitation du poids. Concernant ce dernier point, il convient de préciser que les blocs originaux conservés sont en effet déjà très lourds et que, dans le but de faciliter les manipulations, il semblait important de limiter le poids des blocs restitués : c’est pourquoi l’usage de la pierre à partir du modèle 3D a été écarté de nos options.

    36D’autres critères sont venus s’ajouter, liés notamment aux difficultés techniques qu’une restitution en taille réelle implique. Tout d’abord, de nombreuses techniques d’impression 3D ne pouvaient être utilisées que pour des objets de dimensions réduites. Le coût fut également un critère de choix important : même s’il s’agissait ici d’un exercice d’école, il devait être absorbable dans le cadre professionnel. De la même manière, le temps de travail nécessaire, après la confection des blocs, pour obtenir un aspect de surface correspondant à celui des blocs originaux, devait également être restreint.

    37Compte tenu de ces différents éléments, nous avons opté pour une technique relativement récente dans l’histoire de l’impression 3D : l’impression béton.

    38D’ordinaire cantonnée à la réalisation de projets d’architecture ou de design, l’impression béton permet la fabrication de différents types de pièces, en technique directe ou indirecte (impression de moule, pièce directe, coque pour projection…). La startup française XtreeE23 a développé depuis plusieurs années différentes techniques de fabrication, qui permettent la réalisation de pièces uniques ou de série. Son équipe gère l’intégralité de la chaîne d’impression 3D, de la conception à la fabrication.

    39L’impression béton en méthode directe par addition de matière est une technique assez récente, qui permet l’impression d’objets de très grandes dimensions. L’élément imprimé peut être allégé grâce à l’optimisation topologique de son remplissage ou en le laissant simplement creux. Cette méthode est pour le moment peu accessible et nécessitait en outre dans notre cas de retravailler l’aspect de surface : elle satisfaisait néanmoins à nos autres critères.

    • 24 - La stéréolithographie ou SLA est à l’origine de l’impression 3D (brevet de Charles Hull en 1984). (...)
    • 25 - Thixotrope : Propriété physique de certains mélanges fluides ou de gels qui renferment des élémen (...)

    40Le système d’impression utilisé chez XtreeE se base sur un robot industriel ABB 6 axes, qui laisse la possibilité de composer des formes imprimées très complexes. La tête d’impression, développée par la startup, permet le dépôt de couches de béton qui se superposent, sur le même principe que la stéréolithographie24 (fig. 9). Le béton a été modifié pour les besoins de la technique afin qu’il ait un comportement thixotrope25 : les couches peuvent donc être superposées sans écraser la couche précédente et le séchage de la pièce s’effectue sans déformation.

    Figure 9

    Figure 9

    Imprimante 3D béton de la startup XtreeE.

    Charles Bouyssou. © XtreeE.

    41Dans notre cas, les blocs ont été imprimés creux afin de limiter au maximum la charge : ils ont par la suite été remplis par du ciment chargé de billes d’argile expansée qui permettent d’obtenir une bonne résistance mécanique tout en conservant un faible poids.

    42L’impression en creux présente également un inconvénient : compte tenu de la technique de fabrication, il nous fallait choisir deux faces des blocs qui ne seraient pas imprimées. Les dimensions de ces faces ne sont pas prises en compte lors de l’impression, ce qui engendre un manque sur la hauteur du bloc médian. Ce manque a été compensé lors de la mise en place de l’enduit. De la même façon, après l’impression, les deux blocs imprimés ont été mesurés et comparés aux modèles fournis à XtreeE. Quelques différences ont été constatées, notamment dans la profondeur du bloc d’assise (deux centimètres de trop). Ces erreurs restent acceptables dans le sens où elles ne gênent pas le remontage de la niche. L’identification de celles-ci va aider à l’ajustement du calibrage de l’imprimante 3D.

    Le remontage

    • 26 - Calcaire provenant des carrières de Saint-Maximin (Oise), dit aussi pierre de Saint-Leu.

    43Pour aboutir à un résultat visuellement satisfaisant et dont l’aspect de surface était semblable à celui de la craie des blocs, nous avons retravaillé le béton imprimé (fig. 10) en appliquant un enduit de chaux chargé de poudre de calcaire de Saint-Maximin26 tamisée. Après séchage, l’aspect très blanc de l’enduit fut atténué par de la peinture appliquée à l’aérographe.

    Figure 10

    Figure 10

    Les deux blocs bruts d’impression dans les locaux d’XtreeE.

    Charles Bouyssou. © XtreeE.

    44Enfin, il fallut concevoir un socle adapté au maintien en toute sécurité (à la fois pour l’objet et pour le public) des blocs entre eux. Nous avons pour ce faire travaillé en collaboration avec Thomas Porato, artisan métallier et socleur. Le système modulable mis en place permettait ainsi la séparation de la niche en trois parties. Un premier élément vient assurer le maintien en place du bloc en cul-de-four dont les fragments ont été recollés durant la phase de restauration. Composé d’une platine inox et d’une armature en acier, il vient se fixer sur une seconde partie qui assure le maintien des deux blocs médians. Deux platines mobiles en inox sont placées sous les deux blocs médians, ce qui permet d’assurer le bon report des charges de poids des blocs pour éviter la concentration de celles-ci en un seul point du montage. Le socle d’exposition en bois a été également conçu pour intégrer les éléments de la niche et les parties métalliques qui se fixent à lui (fig. 11).

    Figure 11

    Figure 11

    Soclage en cours de la niche dans la salle d’exposition du musée.

    Phot. Laura Bontemps. © Bontemps-Porato.

    45La niche a ainsi pu être intégralement remontée à la verticale dans les salles d’exposition du musée archéologique de l’Oise, grâce à la restitution et à la réintégration des deux blocs disparus (fig. 12).

    Figure 12

    Figure 12

    La niche après remontage sur son socle d’exposition.

    Phot. Laura Bontemps. © Bontemps-Inp.

    Conclusion

    46L’étude et la conservation-restauration d’un objet lacunaire, sur lequel nous avons peu d’informations, nous ont donné l’occasion de nous confronter à des problématiques inhabituelles. À partir des archives à notre disposition, nous avons pu identifier et mettre en place un protocole de reconstruction 3D des deux blocs perdus pour aboutir à leur fabrication à taille réelle. La méthode utilisée dans le cas du sacellum de Vendeuil-Caply est transposable à d’autres cas d’étude sous certaines conditions et nous souhaitons poursuivre les recherches en ce sens, toujours appliquées à des objets ou des monuments patrimoniaux.

    47Outre la poursuite de nos recherches, nous souhaitions exploiter le modèle 3D pour la médiation culturelle. Une application pour Android était en cours de développement au laboratoire du MAP-MAACC pour permettre la visualisation du sacellum dans son intégralité. L’objectif, dans un premier temps, était de donner aux visiteurs l’opportunité de découvrir en 3D les vestiges du sacellum tel qu’il était conservé dans les années 1970. Dans un second temps, nous souhaitions proposer une hypothèse de restitution virtuelle du décor peint de la niche, à partir des archives photographiques et de la géométrie extrapolée de la polychromie conservée. Faute de temps, nous n’avons malheureusement pas pu atteindre cet objectif mais cette utilisation du modèle 3D aurait pu s’inscrire dans le cadre du dispositif de réalité augmentée mis en place pour le mur de scène du grand théâtre lors de l’exposition « Scènes antiques » présentée au musée archéologique de l’Oise du 10 février au 23 novembre 2018.

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    Bibliographie

    WILSON, Andrew T., MILES, Helen C., LABROSSE, Frédéric, TIDDEMAN, Bernard, ROBERTS, Jonathan C. « Historical Records, Archives and Photogrammetry ». The Historic Environment: Policy & Practice, 2016, vol. 7, n 1.

    BITELLI, Gabriele, GIRELLI, Valentina Alena, MARZIALI, Michele, ZANUTTA, Antonio. « Use of historical images for the documentation and metrical study of cultural heritage by means of digital photogrammetric techniques ». XXI International CIPA Symposium, 1-6 oct. 2007, Athènes. http://www.isprs.org/proceedings/XXXVI/5-C53/papers/FP028.pdf.

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    Notes

    1 - BONTEMPS, Laura. De la pierre aux pixels : la restauration à l’épreuve du disparu. Conservation-restauration de deux éléments cultuels sculptés gallo-romains du grand théâtre de Vendeuil-Caply (musée archéologique de l’Oise). Mémoire de master de restauration. Paris : Institut national du patrimoine, 2017. Voir sur le site : http://mediatheque-numerique.inp.fr/Memoires/De-la-pierre-aux-pixels-la-restauration-a-l-epreuve-du-disparu-.-Conservation-restauration-de-deux-elements-cultuels-sculptes-gallo-romains-du-Grand-Theatre-de-Vendeuil-Caply-Ier-siecle-Vendeuil-Caply-musee-archeologique-de-l-Oise- [consulté le 04/04/2019].

    2 - Un sacellum est un édicule utilisé comme un temple de dimension réduite.

    3 - GRÜN, Armin, REMONDINO, Fabio, ZHANG, Li. « Photogrammetric Reconstruction of the Great Buddha of Bamiyan, Afghanistan ». The Photogrammetric Record, 2004, vol. 19, no 107, p. 177-199. Voir sur le site: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.0031-868X.2004.00278.x [consulté le 04/04/2019].

    4 - BITELLI, Gabriele, GIRELLI, Valentina Alena, MARZIALI, Michele, ZANUTTA, Antonio. « Use of historical images for the documentation and metrical study of cultural heritage by means of digital photogrammetric techniques ». XXI International CIPA Symposium, 1-6 oct. 2007, Athènes. Voir sur le site: http://www.isprs.org/proceedings/XXXVI/5-C53/papers/FP028.pdf. FALKINGHAM, Peter L., BATES, Karl T., FARLOW, James O. « Historical Photogrammetry: Bird’s Paluxy River Dinosaur Chase Sequence Digitally Reconstructed as it was prior to Excavation 70 Years ago ». Plos ONE, 2014 9(4) : e93247. Doi:10.1371/journal.pone.0093247. https://journals.plos.org/plosone/article/authors?id=10.1371/journal.pone.0093247 [consultés le 04/04/2019].

    5 - WILSON, Andrew T., MILES, Helen C., LABROSSE, Frédéric, TIDDEMAN, Bernard, ROBERTS, Jonathan C. « Historical Records, Archives and Photogrammetry ». The Historic Environment: Policy & Practice, 2016, vol. 7, n 1, p. 25-42. MAIWALD, Ferdinand, VIETZE, Theresa, SCHNEIDER, Danilo, HENZE, Frank, MÜNSTER, Sander, NIEBLING, Florian. « Photogrammetric Analysis of Historical Image Repositories for Virtual Reconstruction in the Field of Digital Humanities ». The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XLII-2/W3, 2017, « 3D Virtual Reconstruction and Visualization of Complex Architectures », 1-3 mars 2017, Nauplie. Voir sur le site : https://pdfs.semanticscholar.org/9190/9629d96845f9b8668d990c377369da8d96e9.pdf [consulté le 04/04/2019].

    6 - METATLA, Lisa. Tapis rouge pour l’impression : étude et conservation-restauration d’un tapis turc du XIXe siècle conservé au musée du quai Branly. Réintégration des motifs de la zone lacunaire par impression jet d’encre sur textile : choix des encres, du support et gestion des couleurs. Mémoire de master de restauration. Paris : Institut national du patrimoine, 2016. Voir le site : http://mediatheque-numerique.inp.fr/Memoires/Tapis-rouge-pour-l-impression-etude-et-conservation-restauration-d-un-tapis-turc-du-XIXe-siecle-conserve-au-musee-du-quai-Branly-Jacques-Chirac [consulté le 04/04/2019].

    7 - GANTIER, Gaëlle. Souvenirs d’Indochine ? Étude et conservation-restauration d’un cabinet vietnamien d’époque coloniale (musée du Quai Branly, Paris). Étude de matériaux utilisés en impression 3D et de leur adaptabilité à un usage en conservation-restauration. Mémoire de master de restauration. Paris : Institut national du patrimoine, 2016. Voir le site : http://mediatheque-numerique.inp.fr/Memoires/Souvenirs-d-Indochine-Etude-et-conservation-restauration-d-un-cabinet-vietnamien-d-epoque-coloniale-Paris-Musee-du-quai-Branly-. CHEAM, Sophie. « Un parfum se voit autant qu’il se sent ». Étude et conservation-restauration d’un flacon à poudre et d’un lot de flacons à parfum édités par René Lalique. Mémoire de master de restauration. Paris : Institut national du patrimoine, 2014. Voir le site : http://mediatheque-numerique.inp.fr/Memoires/Un-parfum-se-voit-autant-qu-il-se-sent-.-Etude-et-conservation-restauration-d-un-flacon-a-poudre-et-d-un-lot-de-flacons-a-parfum-edites-par-Rene-Lalique-pour-Francois-Coty-au-debut-du-XXeme-siecle-Musee-d-histoire-Urbaine-et-Sociale-de-Suresnes [consultés le 10/04/2019].

    8 - TARDY, Dominique. « Les lieux de culte dans les édifices de spectacle gallo-romains ». Dans MORETTI, Jean-Charles (éd.). Fronts de scène et lieux de culte dans le théâtre antique. Lyon : Maison de l’Orient et de la Méditerranée, coll. « Travaux de la Maison de l’Orient méditerranéen, 52 », 2009, p. 175-188. [en ligne] http://www.persee.fr/doc/mom_1955-4982_2009_act_52_1_2749 [consulté le 10/04/2019].

    9 - SACLEUX, Justine. « À la recherche de la voussure perdue ». Étude et restauration de fragments lapidaires provenant des portails de la cathédrale Saint-Lazare d’Autun. Mémoire de master de restauration. Institut national du patrimoine, 2012. Voir le site : http://mediatheque-numerique.inp.fr/Memoires/A-la-recherche-de-la-voussure-perdue-.-Etude-et-restauration-de-fragments-lapidaires-provenant-des-portails-de-la-cathedrale-Saint-Lazare-d-Autun [consulté le 10/04/2019].

    10 - Une plage chronologique plus importante aurait pu engendrer des erreurs du fait de la dégradation des vestiges durant les vingt années écoulées entre sa découverte et sa dépose.

    11 - Les zones surexposées ou sous-exposées ne présentent aucune information tonale.

    12 - Des incertitudes existaient quant à la possibilité d’utiliser à la fois des photographies noir et blanc et des photographies couleurs mais cette variable s’est révélée négligeable à l’utilisation du logiciel.

    13 - Reflect DigitDia 6000.

    14 - La photogrammétrie numérique actuelle utilise les métadonnées du fichier pour connaître les informations liées à la caméra (objectif, paramètres de prises de vue …).

    15 - Le logiciel Agisoft PhotoScan© place la distance focale par défaut à 50 mm.

    16 - Association des amis de Vendeuil-Caply, fouilleurs bénévoles dont certains sont présents sur le site depuis 1956.

    17 - L’alignement des photographies produit un nuage de points clairsemés et donne la possibilité de repérer la position de l’appareil photographique.

    18 - Seule une des images n’a pu être exploitée dans le logiciel par manque de points de reconnaissance et a été écartée de ce fait.

    19 - Le logiciel permet d’étalonner les calculs sur différentes qualités : « basse », « moyenne », « haute », « ultra haute ».

    20 - Les pics forment de petites pyramides avec un seul point au sommet.

    21 - Cet aspect chahuté peut s’expliquer par la faible qualité des photographies d’origine.

    22 - Les bordures des maillages ont ainsi pu être conservées sans modification.

    23 - Voir le site : https://www.xtreee.eu/ [consulté le 10/04/2019].

    24 - La stéréolithographie ou SLA est à l’origine de l’impression 3D (brevet de Charles Hull en 1984). L’impression se fait par couches successives se superposant l’une à l’autre jusqu’à obtention du volume complet de la pièce.

    25 - Thixotrope : Propriété physique de certains mélanges fluides ou de gels qui renferment des éléments solides. Un comportement thixotropique indique que les propriétés d’écoulement du mélange varient avec le temps, passant de l’état de fluide à l’agitation à celui de solide au repos.

    26 - Calcaire provenant des carrières de Saint-Maximin (Oise), dit aussi pierre de Saint-Leu.

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    Table des illustrations

    Titre Figure 1
    Légende Le sacellum dans le grand théâtre en 1972. Archives du musée archéologique de l’Oise.
    Crédits Repro. Laura Bontemps. © Musée archéologique de l’Oise.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-1.jpg
    Fichier image/jpeg, 664k
    Titre Figure 2
    Légende Vignettes de l’ensemble des photographies d’archives (diapositives et négatifs) retenues pour la photogrammétrie numérique. Archives du musée archéologique de l’Oise.
    Crédits Repro. Laura Bontemps. © Musée archéologique de l’Oise.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-2.jpg
    Fichier image/jpeg, 836k
    Titre Figure 3
    Légende Positionnement des caméras lors de l’alignement des photographies dans le logiciel Agisoft PhotoScan.
    Crédits Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-3.jpg
    Fichier image/jpeg, 256k
    Titre Figure 4
    Légende Résultat de la photomodélisation du sacellum avec application de la texture.
    Crédits Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-4.jpg
    Fichier image/jpeg, 624k
    Titre Figure 5
    Légende Maillage des faces de parement des deux blocs manquants.
    Crédits Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-5.jpg
    Fichier image/jpeg, 440k
    Titre Figure 6
    Légende Exemple d’erreurs dans le maillage du bloc médian.
    Crédits Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-6.jpg
    Fichier image/jpeg, 616k
    Titre Figure 7
    Légende Ajout des arêtes des plans des deux blocs.
    Crédits Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-7.jpg
    Fichier image/jpeg, 568k
    Titre Figure 8
    Légende Les deux blocs complétés dans Rhinocéros.
    Crédits Laura Bontemps, François Guéna. © Map-MAACC/Inp.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-8.jpg
    Fichier image/jpeg, 308k
    Titre Figure 9
    Légende Imprimante 3D béton de la startup XtreeE.
    Crédits Charles Bouyssou. © XtreeE.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-9.jpg
    Fichier image/jpeg, 300k
    Titre Figure 10
    Légende Les deux blocs bruts d’impression dans les locaux d’XtreeE.
    Crédits Charles Bouyssou. © XtreeE.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-10.jpg
    Fichier image/jpeg, 848k
    Titre Figure 11
    Légende Soclage en cours de la niche dans la salle d’exposition du musée.
    Crédits Phot. Laura Bontemps. © Bontemps-Porato.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-11.jpg
    Fichier image/jpeg, 396k
    Titre Figure 12
    Légende La niche après remontage sur son socle d’exposition.
    Crédits Phot. Laura Bontemps. © Bontemps-Inp.
    URL http://journals.openedition.org/insitu/docannexe/image/22163/img-12.jpg
    Fichier image/jpeg, 360k
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    Pour citer cet article

    Référence électronique

    Laura Bontemps et François Guéna, « La photogrammétrie numérique à partir d’archives argentiques : mise en place d’un protocole adapté à la restauration d’une niche gallo-romaine », In Situ [En ligne], 39 | 2019, mis en ligne le 31 mai 2019, consulté le 20 juillet 2019. URL : http://journals.openedition.org/insitu/22163 ; DOI : 10.4000/insitu.22163

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    Auteurs

    Laura Bontemps

    Conservatrice-restauratrice de sculptures, diplômée de l’Institut national du patrimoine, chargée de la restauration des temples de Karnak au CFEETK laurarosebontemps@gmail.com

    François Guéna

    Directeur scientifique du laboratoire MAP-MAACC, professeur des écoles d’architecture (ENSAPLV) fguena@paris-lavillette.archi.fr

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    Droits d'auteur

    Licence Creative Commons
    In Situ Revues des patrimoines est mis à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.

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