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L’art pariétal, objet virtuel de recherche ?

Carole Fritz et Gilles Tosello
p. 69-74

Résumés

Les technologies numériques appliquées à l’étude des grottes et abris ornés du Paléolithique rencontrent un succès croissant car elles offrent une vision en volume des parois rocheuses, attrayante et accessible à tous. La 3D associée au traitement d’image répond aussi en partie aux diverses contraintes de temps et d’espace que la conservation du site impose aux chercheurs. En évolution constante, ces technologies ouvrent de nouvelles pistes pour maîtriser la documentation et constituer des bases de données concernant diverses disciplines scientifiques impliquées dans l’étude des sites ornés.

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Texte intégral

1À en croire les photographies des peintures spectaculaires de Lascaux, Altamira ou Chauvet, on pourrait penser que l’étude de l’art paléolithique est d’un abord facile. La réalité s’avère plus nuancée. Dans la plupart des grottes et abris ornés, dessins, peintures ou sculptures ont souffert des injures du temps et des hommes : la roche s’est dégradée, des concrétions voilent les couleurs, des graffitis modernes s’interposent entre l’œuvre d’hier et le spectateur d’aujourd’hui. Les incisions tracées au silex dans la roche, patinées par les millénaires, sont devenues invisibles et, pour être déchiffrées, demandent des lumières rasantes que l’objectif photographique enregistre imparfaitement.

2Problèmes de perception des œuvres sur place et difficultés de reproduction forment autant d’obstacles pour leur étude. Dès le début du xxe siècle, les chercheurs durent inventer des techniques pour enregistrer les données et les publier. C’est ainsi que fut mise au point la technique dite du relevé graphique (souvent abrégée en relevé), c’est-à-dire la reproduction de graphismes rupestres réalisée par un spécialiste (Aujoulat 1987 ; Grapp 1993).

3Pendant longtemps, l’opération se déroulait sur le site : un calque translucide ou un film plastique était appliqué sur la paroi, permettant de dupliquer les œuvres. Le grand maître de cette technique fut Henri Breuil (1877-1961), qui copia des milliers de peintures et gravures en France, en Espagne, mais aussi dans le sud de l’Afrique (Breuil 1952). À partir des années 1960, le relevé fut de plus en plus souvent réalisé sur support photographique, sans que cela devint une règle générale.

4Une fois publié, cet enregistrement initial des données sert de base et conditionne pour une bonne part les interprétations ultérieures des chercheurs (notamment celles concernant la [les] signification[s] de l’art). Au fil du temps, le relevé est devenu un substitut de l’œuvre originale, surtout pour les sites difficiles d’accès.

5Aujourd’hui, comme pour bien d’autres domaines de la connaissance, les méthodes de recherche en matière d’art préhistorique ont subi et continuent de vivre de profondes mutations sous l’impulsion du numérique, au premier plan desquelles la 3D et le traitement d’images.

L’art pariétal est entré dans la troisième dimension

6L’intégration des reliefs naturels dans la perception des œuvres constitue l’une des particularités remarquable et souvent méconnue de l’art préhistorique ; or, pendant un siècle, la restitution des volumes de la paroi rocheuse est restée une difficulté quasi insurmontable : ni la photo ni le dessin ne parvenaient à traduire de manière satisfaisante la subtilité des liens unissant support rocheux et création humaine.

7À partir des années 1990, le scanneur laser permit une avancée significative sur ce point, en offrant des restitutions en 3D de galeries ornées. Cette technique efficace et robuste présentait toutefois l’inconvénient d’utiliser un matériel lourd, délicat à déplacer en milieu souterrain, et des temps d’acquisition assez longs, sans compter le recours indispensable à un prestataire spécialisé. La production de séquences en 3D visait surtout le grand public, auquel on proposait par exemple des visites virtuelles de la grotte Cosquer ou, plus tard, de Lascaux. Des applications pour la recherche furent toutefois expérimentées (Fritz & Tosello 2007 ; Fritz et al. 2008).

8Depuis une dizaine d’années, l’évolution des techniques a fait progresser l’acquisition des données en grotte grâce à la photogrammétrie. Ce procédé d’invention ancienne basé sur la vision stéréoscopique a connu un renouveau et s’est largement diffusé au fur et à mesure que la photographie numérique s’imposait (Fritz et al. 2016).

9La photogrammétrie appliquée à l’étude des parois ornées (entre autres, et pour ne citer que des sites français, Pinçon 2004 ; Pinçon et al. 2010 ; Azéma et al. 2012, 2014 ; Bourrillon & White 2015 ; Fritz & Tosello 2010 ; Delannoy et al. 2012), comprend trois étapes principales : prise de vue in situ, génération et texturage du modèle numérique, extraction d’orthophotographies.

10Lors des prises de vues en grotte, il faut prévoir une forte proportion de recouvrement des clichés. Pour un panneau de 3 à 5 m2, il est parfois nécessaire de prendre des centaines voire des milliers de photographies, selon les difficultés de lecture des œuvres et la morphologie de la paroi.

  • 1 Photographie corrigée des déformations du relief.

11Ces clichés sont ensuite traités à l’aide d’un logiciel SfM (Structure for Motion). On crée ainsi un modèle 3D de base de la paroi qu’il est prévu d’étudier, à partir des multiples photographies numériques qui se chevauchent (Graves & Willis 2011 ; Willis et al. 2014). Cette opération (« mapping » SfM) est un processus itératif et les données sont reprises et traitées jusqu’à produire un modèle en haute résolution. En combinant la texture photo avec le modèle 3D, une représentation virtuelle très détaillée de la surface ornée est créée. Il est même possible, en utilisant des photographies prises sous des éclairages variés, de générer plusieurs cartes de texture 3D pour la même surface pariétale. Une fois le modèle 3D construit, une ortho-photographie1 est exportée, qui va servir de base au relevé réalisé à l’aide d’une tablette numérique, face au panneau orné dans la grotte.

Le traitement d’image

12Si le numérique a optimisé la restitution des supports rocheux, il a également ouvert des perspectives dans le domaine du traitement de l’image grâce à l’utilisation de filtres qui permettent de faire varier les paramètres de contrastes et de couleurs (David et al. 2001). De manière générale, ce traitement d’image s’avère particulièrement efficace dans les nuances de rouge, l’une des couleurs les plus utilisées dans l’art des cavernes.

13Les logiciels de traitement infographique des clichés numériques (tel DStretch®) facilitent, parfois de façon spectaculaire, le déchiffrement de peintures pariétales aujourd’hui endommagées ou érodées. Le recours systématique à ces outils apporte des compléments de lecture et permet la découverte de figures inédites. Leur efficacité est reconnue dans l’étude des superpositions, fréquentes dans l’art préhistorique (Le Quellec et al. 2013 ; Petrognani et al. 2014).

Le relevé numérique, clone de la paroi ornée

14Combinant les apports de ces différentes technologies, le relevé numérique est réalisé par le chercheur sur la base d’une ou plusieurs ortho-photographie(s) grâce à une tablette graphique, en sériant les informations par couches (« calques ») (Fritz & Tosello 2007 ; Fritz et al. 2016).

15Ainsi, dans la grotte de Marsoulas (Haute-Garonne), un panneau situé sur la paroi gauche, entre 34 et 38 m de l’entrée, aujourd’hui endommagé, est d’une lecture difficile, compliquée par l’étroitesse de la galerie (1,20 m de large) et la faible hauteur de voûte (1,50 m) (fig. 1).

Fig. 1. Photogrammétrie et modèle 3D pour l’étude des parois ornées : application dans la grotte de Marsoulas (Haute-Garonne).

Fig. 1. Photogrammétrie et modèle 3D pour l’étude des parois ornées : application dans la grotte de Marsoulas (Haute-Garonne).

1 : le modèle numérique est généré à partir des clichés du panneau. 2 : ortho-photographie extraite du modèle 3D en haute définition. 3 : relevé complet du panneau réalisé sur la base de l’ortho-photographie.

© Carole Fritz, Gilles Tosello et Mark D. Willis.

16Pour générer le modèle numérique, ce panneau a fait l’objet d’une couverture photo complète ; l’opération a permis aussi de repérer les surfaces colorées, systématiquement analysées par traitement d’image. Ainsi, du côté droit du panneau, sous la fine couche de pigment noir qui recouvre le corps d’un bison se dissimule un signe tectiforme (« en forme de toit ») rouge, pratiquement invisible sur place. En outre, le traitement d’image a révélé deux autres entités graphiques inédites à l’extrémité droite du panneau : un signe barbelé rouge, recouvert par une tête animale noire vue de face, placée sur un angle (fig. 2).

Fig. 2. Photogrammétrie et modèle 3D (suite).

Fig. 2. Photogrammétrie et modèle 3D (suite).

1 : le relevé du panneau (cf. fig. 1) est drapé sur le modèle 3D. 2 : détail montrant que la tête du grand bison utilise un relief pour le front et un fossile pour le museau. 3 : tête animale noire vue de face et signe barbelé rouge cadrés sur une arête arrondie.

© Carole Fritz, Gilles Tosello et Mark D. Willis.

17Une fois les observations terminées, le relevé graphique est drapé sur le modèle 3D haute résolution, prenant la place de la texture photo. On obtient ainsi une image numérique de la paroi originale, avec l’ensemble des données bien lisibles. Cette restitution des œuvres placées avec précision sur leur support pariétal peut, par exemple, être mise en ligne sous la forme d’un fichier 3D actif, dans lequel on pourra zoomer ou faire varier l’angle de vue sans perdre en lisibilité. Dans l’exemple de Marsoulas, on peut voir que le grand bison noir est cadré de telle manière qu’un relief arrondi vertical dessine le front tandis qu’un fossile en saillie sur la paroi forme le museau. Il est donc évident que l’emplacement de cette figure a été soigneusement choisi (fig. 2).

Le relevé numérique, support de recherche pluridisciplinaire

18Assurer la protection d’un patrimoine si fragile s’impose comme une évidence et les impératifs de conservation ont priorité sur les objectifs du chercheur. Aujourd’hui, pour des raisons de conservation, il n’est plus question d’appliquer un calque ou un film sur la paroi ornée : tout relevé d’art préhistorique par contact est proscrit. Dans le même esprit, les sols des grottes, souvent porteurs de vestiges et de traces, doivent être protégés (Geneste 2005).

19Dans la grotte Chauvet-Pont d’Arc, une passerelle métallique de circulation permet de se déplacer facilement et sans risque dans l’espace souterrain, mais on ne la quitte que très exceptionnellement, ce qui limite les angles de vision sur les panneaux ornés ou les sols. La 3D permet de pallier, dans une certaine mesure, les contraintes décrites ci-dessus, comme dans le cas du Panneau des Mains positives.

20Sur cette surface de 7 m de longueur en surplomb à 1,60 m au-dessus du sol, sont regroupées 54 entités, pour la plupart de couleur rouge (dont 27 figures animales, 7 empreintes de mains et 20 signes). Lorsqu’on se trouve sur la passerelle, à plus de cinq mètres de la paroi, beaucoup de figures situées sur la voûte ou sur des plans obliques sont perçues avec un fort raccourci, ce qui déforme la vision (fig. 3). Le recours à la photogrammétrie a permis de réaliser un modèle numérique de ce panneau hors d’atteinte et d’en exporter des ortho-photographies. Le problème de déformation optique des figures a ainsi été résolu.

Fig. 3. Traitement d’image : application dans la grotte Chauvet-Pont d’Arc (Ardèche).

Fig. 3. Traitement d’image : application dans la grotte Chauvet-Pont d’Arc (Ardèche).

1 : vue du Panneau des Mains positives depuis la passerelle, à plus de 5 m. 2a : au centre du panneau, des figures rouges presque effacées. 2b : après traitement d’image, une grande tête de félin est nettement visible. 3 : relevé de la partie centrale du panneau. 4 : agrandissement du rhinocéros rouge en bas à droite, montrant de fines gravures associées au pigment.

© Carole Fritz, Gilles Tosello/ministère de la Culture.

21Sur ce même panneau, le traitement d’image a révélé l’existence d’œuvres (notamment un grand félin) aujourd’hui érodées par le ruissellement ou occultées par des dépôts de calcite. La mise à disposition de clones numériques assure la continuité de la recherche et contribue à la préservation des sites ornés.

22De plus, grâce à la haute résolution des clichés, l’observation à fort grossissement a mis au jour de très fines gravures, indécelables depuis la passerelle. Cette technique artistique associant gravures et pigment rouge était jusqu’alors inconnue dans la grotte (fig. 3).

23Le support numérique d’enregistrement de la paroi ornée devient progressivement une plate-forme commune, sur laquelle les chercheurs de disciplines archéologiques (pariétalistes, ichnologues, archéozoologues, paléontologues…) et d’autres champs de recherche (géologie, géomorphologie…) (Fritz & Tosello 2007) reportent leurs observations : tracés anthropiques, traces d’activités humaines ou animales, nature et évolutions du support rocheux… Le document final, composé de couches d’informations successives, constitue une base de données pour chaque panneau orné, qui peut ensuite être indexée dans un système d’information géographique (Sig) (Louman 2016).

Conclusion et perspectives

24Dans l’étude de l’art paléolithique, les outils et les méthodes de la recherche ont été complètement renouvelés en l’espace d’une génération. Si les techniques numériques sont appliquées dans des grottes et abris préhistoriques ornés avec un succès croissant, c’est qu’elles offrent une perception en volume de l’art pariétal, attrayante et accessible à tous.

25Un autre avantage du numérique est sa facilité d’adaptation : il existe autant de techniques de relevé que de chercheurs ; chacun choisit et adapte ses outils d’analyse selon ses goûts, sa formation, ses compétences. La multiplication du nombre d’auteurs a aussi facilité les échanges de méthodologies et de données entre les équipes avec, comme conséquence, une certaine convergence formelle dans la restitution des panneaux, traduisant aussi une communauté d’objectifs et de moyens (Fritz 2017).

26L’élaboration d’un support numérique commun à différentes disciplines conduit à la création de Sig, qui connaissent un développement rapide, et une mutation vers les Sig 3D se profile dans un avenir proche. Ce repérage spatial va permettre de stocker des quantités considérables de données d’analyses, d’archives, de prélèvements, de traitement des données… sur un modèle en 3D de la grotte ou du site rupestre, engendrant une localisation immédiate de l’information recherchée et des croisements de données dont on entrevoit à peine le potentiel scientifique ; c’est l’ouverture de l’archéologie vers la géomatique (Louman 2016).

  • 2 En France, on peut citer les abris sculptés de la Chaire-à-Calvin à Mouthiers-sur-Boëme en Charent (...)
  • 3 Grands sites archéologiques de France : http://archeologie.culture.fr/.

27En proposant des visites virtuelles, la 3D participe à la protection des sites sensibles à toute fréquentation humaine2 et, dans le même temps, concourt à une meilleure connaissance du patrimoine rupestre, souvent méconnu du public3.

28Grâce au modèle numérique, on peut aussi simuler des éclairages et mesurer leur intensité, leur influence sur la répartition et la visibilité des panneaux ornés dans l’espace souterrain (Barcia & Maximiniano 2015)

29En contrepartie, le chercheur qui, autrefois, touchait la paroi ornée de ses mains, à l’instar de l’artiste préhistorique, s’emploie désormais à la maintenir à distance, l’objet de sa recherche devenant de plus en plus virtuel. Cependant, si la technologie nous offre des possibilités d’analyse et de restitution performantes, il ne faudrait pas en conclure pour autant que l’observation sur place, « à l’œil nu », soit obsolète. Rien ne peut remplacer l’expérience vécue dans l’espace souterrain au contact des œuvres et de leur environnement. La prise de vue est un acte subjectif par le choix du cadrage, des éclairages… Même positionnée sur un modèle 3D, une photographie est figée dans le temps : elle représente une image de la paroi à un moment précis. Or, au cours de ses observations, le chercheur ou le conservateur doit pouvoir disposer d’une vision dynamique qui fasse évoluer ses problématiques et qui change donc au fil du temps sa perception des surfaces ornées et de leurs supports. Les œuvres préhistoriques sont en place depuis des milliers d’années mais le regard du chercheur ne cesse d’évoluer avec les techniques d’étude qu’il développe afin d’approfondir ses observations, bases de ses interprétations.

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Bibliographie

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Notes

1 Photographie corrigée des déformations du relief.

2 En France, on peut citer les abris sculptés de la Chaire-à-Calvin à Mouthiers-sur-Boëme en Charente (www.sculpture.prehistoire.culture.fr/fr/la-chaire-calvin.html#visite) et du Roc-aux-Sorciers à Angles-sur-l’Anglin dans la Vienne (www.sculpture.prehistoire.culture.fr/fr/le-roc-aux-sorciers.html#visite), les grottes de Lascaux (www.lascaux.culture.fr/) et Font-de-Gaume en Dordogne (font-de-gaume.monuments-nationaux.fr).

3 Grands sites archéologiques de France : http://archeologie.culture.fr/.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1. Photogrammétrie et modèle 3D pour l’étude des parois ornées : application dans la grotte de Marsoulas (Haute-Garonne).
Légende 1 : le modèle numérique est généré à partir des clichés du panneau. 2 : ortho-photographie extraite du modèle 3D en haute définition. 3 : relevé complet du panneau réalisé sur la base de l’ortho-photographie.
Crédits © Carole Fritz, Gilles Tosello et Mark D. Willis.
URL http://journals.openedition.org/nda/docannexe/image/5440/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 5,4M
Titre Fig. 2. Photogrammétrie et modèle 3D (suite).
Légende 1 : le relevé du panneau (cf. fig. 1) est drapé sur le modèle 3D. 2 : détail montrant que la tête du grand bison utilise un relief pour le front et un fossile pour le museau. 3 : tête animale noire vue de face et signe barbelé rouge cadrés sur une arête arrondie.
Crédits © Carole Fritz, Gilles Tosello et Mark D. Willis.
URL http://journals.openedition.org/nda/docannexe/image/5440/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 3,9M
Titre Fig. 3. Traitement d’image : application dans la grotte Chauvet-Pont d’Arc (Ardèche).
Légende 1 : vue du Panneau des Mains positives depuis la passerelle, à plus de 5 m. 2a : au centre du panneau, des figures rouges presque effacées. 2b : après traitement d’image, une grande tête de félin est nettement visible. 3 : relevé de la partie centrale du panneau. 4 : agrandissement du rhinocéros rouge en bas à droite, montrant de fines gravures associées au pigment.
Crédits © Carole Fritz, Gilles Tosello/ministère de la Culture.
URL http://journals.openedition.org/nda/docannexe/image/5440/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 6,3M
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Pour citer cet article

Référence papier

Carole Fritz et Gilles Tosello, « L’art pariétal, objet virtuel de recherche ? »Les nouvelles de l'archéologie, 154 | 2018, 69-74.

Référence électronique

Carole Fritz et Gilles Tosello, « L’art pariétal, objet virtuel de recherche ? »Les nouvelles de l'archéologie [En ligne], 154 | 2018, mis en ligne le 17 juin 2019, consulté le 15 août 2020. URL : http://journals.openedition.org/nda/5440 ; DOI : https://doi.org/10.4000/nda.5440

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Auteurs

Carole Fritz

Chargée de recherche au Cnrs, directrice scientifique de la grotte Chauvet, directrice du Centre de recherche et d’études de l’art préhistorique (Creap-Cartailhac), Usr (Unité de service et de recherche) 3414, Maison des sciences de l’homme et de la société de Toulouse. Cnrs/Université de Toulouse 2/ministère de la culture, Umr 5608 Traces « Travaux et recherches archéologiques sur les espaces, les cultures et les sociétés ». Maison de la Recherche, 5, allée Antonio-Machado, 31058 Toulouse cedex 9. www.creap.fr

Gilles Tosello

Chercheur associé au Creap-Cartailhac

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