La photogrammétrie dans la peinture contemporaine Automatique traduire

La photogrammétrie est une méthode de création de modèles tridimensionnels d’objets à partir d’une série de photographies prises sous différents angles. Initialement développée pour la cartographie et les relevés architecturaux au XIXe siècle, cette technologie a trouvé des applications inattendues dans les arts visuels au cours des deux dernières décennies. Artistes contemporains, restaurateurs et conservateurs de musée utilisent les méthodes photogrammétriques pour documenter des œuvres, créer de nouvelles formes d’expression artistique et élargir les possibilités de la peinture traditionnelle.

Fondements technologiques de la photogrammétrie

Le procédé de photogrammétrie repose sur la technologie Structure from Motion (SfM), qui analyse plusieurs images superposées d’un objet. Des algorithmes de vision par ordinateur identifient les points communs entre les différentes photographies et calculent leurs positions spatiales. Le logiciel crée d’abord un nuage de points épars, puis un nuage dense, qui est ensuite converti en un maillage polygonal 3D. L’étape finale consiste à appliquer une texture – les informations de couleur des photographies originales – à la géométrie résultante.

Les solutions photogrammétriques modernes telles que RealityCapture, Agisoft Metashape et 3DF Zephyr peuvent traiter des milliers d’images et créer des modèles comportant des milliards de polygones. RealityCapture fonctionne de manière linéaire : doubler la quantité de données d’entrée double le temps de traitement, ce qui rend le processus prévisible. Ces logiciels extraient les informations de texture en reconnaissant les motifs denses présents sur les surfaces : texte, veinage du bois, traits du visage et motifs.

La qualité du résultat dépend de plusieurs facteurs. Les objets aux textures uniformes ou aux surfaces réfléchissantes posent des difficultés aux algorithmes. Un éclairage adéquat est essentiel : un éclairage uniforme, sans ombres marquées, garantit une reconstruction précise des surfaces.

Documentation des peintures par les institutions muséales

De grands musées du monde entier utilisent la photogrammétrie pour créer des archives numériques de leurs collections. Le musée de Cleveland a mis au point une méthode de numérisation 3D qui allie la précision photographique à des données à l’échelle métrique. Cette technologie permet la création de modèles aux surfaces réfléchissantes complexes et aux détails fins, traditionnellement considérés comme problématiques pour la photogrammétrie.

La documentation des peintures à une résolution de l’ordre du gigapixel (environ 1 000 mégapixels et plus) devient la norme pour les institutions de renom. Le Musée des Beaux-Arts de Valence a appliqué la méthode de photogrammétrie SfM pour réaliser une documentation détaillée de ses retables. Le processus débute en studio, où le photographe prend une série d’images se chevauchant, capturant chaque partie de l’œuvre à plusieurs reprises. Ces images sont ensuite importées dans un logiciel de modélisation 3D qui, après plusieurs étapes de traitement, crée le modèle final.

En 2019, le musée du Prado a numérisé l’« Annonciation » de Fra Angelico immédiatement après une importante restauration. La Fondation Factum a utilisé un scanner Lucida et la photographie panoramique pour enregistrer la géométrie tridimensionnelle et les couleurs de l’œuvre, tandis que le musée a réalisé une réflectographie infrarouge et une radiographie. Les résultats obtenus permettent aux conservateurs et aux commissaires d’exposition de mieux appréhender l’état actuel du tableau et l’historique des restaurations précédentes.

La visualisation gigapixel permet une exploration détaillée et interactive des expositions virtuelles des musées. Les visiteurs peuvent s’immerger dans l’œuvre, révélant les coups de pinceau, les microfissures de la couche picturale et la texture de la toile — des détails invisibles à l’œil nu, même de près.

Application en restauration et conservation

La photogrammétrie révolutionne la documentation des travaux de restauration. En 1975, le scientifique italien Cesare Brandi a formulé une théorie de la restauration stipulant que toutes les interventions doivent être entièrement réversibles. Une documentation détaillée de toutes les étapes du processus de conservation, assortie de la possibilité de retrouver ultérieurement les informations, devient essentielle.

Une étude d’une icône byzantine conservée au Musée d’art byzantin de Chypre a démontré l’utilité des algorithmes de détection de changements, combinés à la photogrammétrie, pour le suivi des restaurations. L’enregistrement photographique multi-époques a permis l’identification automatique et précise des transformations de la surface peinte à différentes étapes de la restauration. La méthodologie a permis de saisir aussi bien les changements d’envergure que les plus petits détails, tels que la retouche des profils d’épaules et le comblement des lacunes dans les vêtements des personnages.

Les peintures murales romanes de l’église Saint-Botolph de Hardham, au Royaume-Uni, ont fait l’objet d’un suivi expérimental par photogrammétrie SfM. La méthodologie a été développée comme un système accessible, portable, non invasif et reproductible pour le suivi de l’état de conservation. Du matériel photographique disponible dans le commerce et un logiciel libre ont été utilisés pour générer et comparer des nuages de points 3D. La technique a permis d’identifier des changements à une échelle de 0,5 millimètre.

Les peintures murales de la cathédrale de Valence, réalisées par Paolo de San Leocadio et Francesco Pagano, ont été étudiées par photogrammétrie multispectrale. La méthodologie employée a combiné des techniques d’imagerie non invasives, de l’ultraviolet et du visible au proche infrarouge. La combinaison des gammes spectrales dans des images hybrides en fausses couleurs et leur analyse par les méthodes NDVI, NDPI et ACP ont permis de révéler des détails sur la technique d’exécution et l’état de conservation.

La photogrammétrie comme outil créatif

Les artistes contemporains intègrent la photogrammétrie directement à leur processus créatif. L’artiste français Dimitri Daniloff utilise cette technologie pour créer des œuvres qui déforment le quotidien et inventent de nouveaux environnements sociaux. Sa rencontre avec la photogrammétrie a élargi son champ artistique : la construction de modèles tridimensionnels à partir de multiples angles de prise de vue permet la création d’une toile sociale où les corps sont intentionnellement transformés. De nouveaux espaces émergent aux confins du réel, où le spectateur devient le protagoniste.

L’artiste taïwanaise Ya-Wen Fu, qui travaille entre l’Allemagne et Taïwan, utilise la numérisation 3D pour reproduire et adapter ses objets à différentes échelles. La numérisation avec un scanner Artec Spider et le post-traitement dans Artec Studio permettent la création de modèles numériques modulables et modifiables. L’artiste traite ensuite les données de numérisation pour créer un objet prêt à être imprimé en 3D à n’importe quelle échelle.

Les matte painters de cinéma intègrent la photogrammétrie à leur processus de production. Cette méthode consiste à créer un modèle à partir d’une série d’images, puis à l’importer dans Mari ou Substance Painter pour la texturation. La projection d’images photographiques sur un modèle 3D permet d’atteindre un photoréalisme impossible à obtenir avec les méthodes traditionnelles de peinture à la main.

Hyperréalisme et références photographiques

L’hyperréalisme, évolution du photoréalisme, s’inspire de la philosophie de Jean Baudrillard qui consiste à «simuler ce qui n’a jamais existé». Les peintures et sculptures hyperréalistes créent une illusion saisissante à partir d’une réalité simulée : la photographie numérique. Tandis que le photoréalisme imitait la photographie argentique, l’hyperréalisme utilise des images numériques haute résolution, produites par des appareils photo numériques et affichées sur ordinateur.

Les artistes hyperréalistes utilisent des photographies haute résolution comme source principale, analysant chaque nuance de lumière, d’ombre, de reflet et de texture. Cela exige une profonde compréhension de l’interaction entre la lumière et la forme : comment les sources lumineuses créent des ombres aux formes spécifiques et comment la lumière épouse les surfaces courbes. Leur objectif est de saisir non pas une simple imitation, mais l’essence même de la réalité visuelle.

Les artistes professionnels utilisent régulièrement des références photographiques dans toutes les disciplines. Les artistes plasticiens font appel à des modèles vivants, créent des natures mortes, étudient des références biologiques ou organisent des séances photo. Les célèbres illustrateurs américains Joseph Christian Leyendecker et Norman Rockwell sont réputés pour leur utilisation de références : Leyendecker collaborait souvent avec son partenaire Charles Beach, tandis que Rockwell organisait des séances photo complètes avec l’aide du photographe.

Certains concepteurs artistiques reproduisent directement des parties de photographies, créent des photobashings ou utilisent des modèles 3D comme point de départ. La modélisation 3D et les images de référence sont essentielles à la création d’œuvres figuratives aux jeux d’éclairage et d’ombrage complexes.

Texturage et cartographie de surface

La texturation photogrammétrique combine les avantages de la photogrammétrie numérique et du balayage laser. Si le balayage laser produit systématiquement des données géométriques plus précises que la photogrammétrie, cette dernière génère généralement des textures plus précises. Cette méthodologie applique des textures photogrammétriques à la géométrie scannée au laser, permettant ainsi la création de modèles numériques de haute précision.

Lorsqu’une texture est retirée d’un modèle photogrammétrique, les surfaces lisses apparaissent souvent bosselées ou irrégulières, tandis que les surfaces complexes sont simplifiées à l’extrême. Une approche combinée résout ce problème : la projection précise des textures photogrammétriques sur les données géométriques des modèles 3D scannés au laser produit un modèle numérique qui associe la géométrie des scans laser à des textures photoréalistes.

L’application de numérisation 3D KIRI Engine capture les données géométriques et de texture, reconstruisant des modèles numériques très détaillés grâce à la photogrammétrie. Cette technologie analyse de multiples images haute résolution prises sous différents angles afin de générer des textures précises appliquées au modèle 3D. Le résultat est un modèle entièrement déplié (UV mapping) avec des détails de surface réalistes.

La création de textures issues de photoscans pour l’art numérique comprend plusieurs étapes. Reality Capture est souvent recommandé pour la numérisation de surfaces grâce à sa capacité à créer des versions 3D très précises des surfaces réelles. Une fois la numérisation effectuée, il est facile d’en extraire toutes les informations nécessaires : cartes de déplacement, normales, couleur et occlusion ambiante.

Outils et logiciels numériques

RealityCapture est un logiciel de photogrammétrie permettant de créer des modèles 3D homogènes à partir de photographies ou de scans laser non ordonnés. Ses applications courantes incluent le patrimoine culturel (art, archéologie, architecture), la numérisation corporelle, les jeux vidéo, la topographie, la cartographie, les effets visuels et la réalité virtuelle. Il offre des fonctionnalités telles que l’enregistrement d’images, l’étalonnage automatique, la génération de maillage, la colorisation, la texturation, le géoréférencement et l’exportation dans différents formats.

Ce logiciel permet de combiner images de caméra et numérisations laser avec des exigences matérielles minimales. Son fonctionnement linéaire implique que doubler la quantité de données d’entrée double également le temps de traitement. Les musées et les ateliers de conservation utilisent RealityCapture pour créer des modèles numériques d’œuvres d’art à des fins de documentation, d’expositions virtuelles et de programmes éducatifs.

Agisoft Metashape et 3DF Zephyr sont des solutions alternatives fréquemment utilisées pour la numérisation de surfaces. Des études comparatives de différents logiciels photogrammétriques montrent que les erreurs résiduelles moyennes d’enregistrement ou d’évaluation photogrammétrique varient de 4 à 16 millimètres, selon le logiciel choisi, la taille et la complexité de l’objet, ainsi que les conditions environnementales. La meilleure complétude et la meilleure qualité du modèle 3D obtenu sont obtenues en combinant les données de numérisation laser et d’imagerie.

Les applications mobiles semi-professionnelles comme Polycam démocratisent l’accès à la photogrammétrie. La création d’un modèle 3D interactif d’une fresque de l’artiste Roberto Cueva del Río a démontré l’intérêt d’un flux de travail numérique précis et non invasif, au service de la conservation et de la pédagogie.

Défis méthodologiques

La documentation des peintures murales présente des défis techniques uniques, compte tenu de leur taille souvent imposante, de la topographie irrégulière de la couche picturale, de la diversité des caractéristiques de surface et des difficultés d’accès. L’utilisation de la photogrammétrie pour enregistrer à la fois la topographie et les détails fins de la surface des peintures murales exige une attention particulière aux paramètres de prise de vue.

L’icône byzantine exigeait des réglages d’éclairage précis et un éclairage uniforme et constant afin d’éviter les artefacts radiométriques susceptibles de perturber la reconstruction photogrammétrique et l’identification des phases de restauration. L’alignement correct de chaque série d’images devait être aussi précis que possible pour éviter toute erreur.

Les grandes peintures de plafond des églises et des palais présentent des défis supplémentaires en raison de la géométrie des pièces, des conditions d’éclairage et de l’accès limité. Le projet Plafond3D a développé CHAPI (Imagerie photogrammétrique automatisée du patrimoine culturel), une solution semi-automatisée et économique pour la numérisation haute définition des grandes peintures de plafonds voûtés. Cette méthodologie permet une numérisation efficace grâce à un réseau photogrammétrique homogène et dans un délai réduit.

Les structures hypogées présentent des défis méthodologiques liés au manque de lumière naturelle, aux espaces confinés et à la présence de surfaces peintes fragiles. Un flux de travail intégré pour la documentation du tombeau d’Orco à Tarquinia a combiné la numérisation laser terrestre, la photogrammétrie et la technique du light painting. Cette dernière, empruntée à la photographie, a été utilisée comme stratégie d’éclairage dynamique lors du relevé photogrammétrique afin de pallier les problèmes d’éclairage inégal et d’ombres marquées.

Maintenir la précision des couleurs

La couleur des œuvres d’art est une source d’information précieuse qui doit être traitée et préservée avec soin, car les outils numériques peuvent introduire des variations de valeurs, voire les faire disparaître. Les recherches sur le maintien de la fidélité des couleurs en photogrammétrie pour la conservation du patrimoine culturel ont permis de développer un procédé qui préserve efficacement l’intégrité chromatique des modèles.

Pour une reproduction fidèle des couleurs, les artistes et restaurateurs utilisent des nuanciers, photographient au format RAW et prétraitent les clichés dans Adobe Camera Raw ou d’autres logiciels d’étalonnage avant de les importer dans un logiciel de photogrammétrie. L’imagerie multispectrale, couvrant les gammes de l’ultraviolet au proche infrarouge, élargit les possibilités d’analyse des peintures.

Un modèle 3D sous lumière ultraviolette révèle la fluorescence induite par les UV dans toute la sculpture ou la peinture, mettant en évidence les abrasions de surface, les colorants organiques et les anciens revêtements protecteurs. Un modèle 3D infrarouge permet une meilleure définition des détails du dessin préparatoire.

potentiel éducatif

Les modèles numériques d’œuvres d’art créés par photogrammétrie ouvrent de nouvelles perspectives pour l’éducation artistique et l’accès du public au patrimoine culturel. Les représentations 3D interactives démontrent l’importance d’un processus de travail précis, au service de la conservation et de la pédagogie. La technologie favorise l’innovation dans la médiation patrimoniale et enrichit l’expérience esthétique grâce au numérique.

Les expositions virtuelles en haute résolution offrent une visualisation interactive détaillée, rendant l’art accessible à tous. Les visiteurs peuvent s’immerger dans une œuvre d’art d’une manière impossible lors d’une visite physique au musée : zoomer sur des zones spécifiques, explorer la technique de l’artiste et découvrir des détails invisibles à l’œil nu.

La réalité augmentée basée sur des modèles photogrammétriques ouvre de nouvelles perspectives en matière de documentation, de conservation et de suivi. Les expérimentations menées avec des méthodologies d’imagerie utilisant des capteurs peu coûteux, où les modèles 3D constituent le fondement des applications de réalité augmentée, élargissent les possibilités d’interaction avec l’art.

interaction interdisciplinaire

L’application de la photogrammétrie à la peinture exige un dialogue interdisciplinaire entre artistes, restaurateurs, conservateurs, programmeurs et chercheurs en vision par ordinateur. Le département d’égyptologie du British Museum développe des collaborations avec des artistes afin de repenser de manière critique le pouvoir et le rôle des collections, de la représentation et de la production du savoir.

Les modèles photogrammétriques de peintures murales mexicaines illustrent le point de convergence entre technologie et patrimoine culturel au sein des humanités numériques. La création de représentations 3D interactives enrichies d’informations contextuelles ouvre de nouvelles perspectives de recherche interdisciplinaire.

Archéologues, architectes, urbanistes et artistes numériques utilisent les outils photogrammétriques dans de nombreux domaines. Cependant, la démocratisation de cette technologie conduit à son utilisation sans une compréhension critique de la qualité métrique des résultats. Il est impératif de combler le fossé croissant entre la diffusion des techniques photogrammétriques et leur utilisation dans le cadre de formations appropriées.

Aspects éthiques et juridiques

La numérisation des œuvres d’art soulève des questions de droit d’auteur, d’authenticité et d’adaptation aux nouvelles technologies. À l’ère du numérique, les artistes sont confrontés à des difficultés pour protéger leur propriété intellectuelle lorsqu’ils créent et diffusent des copies numériques haute résolution de leurs œuvres.

L’artiste américaine Erin Hanson, pionnière de l’impressionnisme libre, utilise des technologies de pointe de numérisation et d’impression 3D pour capturer non seulement la couleur des peintures à l’huile, mais aussi leur texture, leurs coups de pinceau et leur profondeur. La création d’estampes qui ressemblent à s’y méprendre à des œuvres d’art originales redéfinit les possibilités de la reproduction.

La question de l’authenticité se pose avec une acuité particulière, notamment grâce aux technologies numériques qui permettent de créer des copies indiscernables des originaux. Le développement de modèles génératifs a conduit à la création d’images quasi identiques à de véritables photographies. Ces images photoréalistes représentent souvent des figures humaines, en particulier des célébrités et des personnalités politiques, avec un degré élevé de surréalisme et de professionnalisme esthétique.

orientations futures

La photogrammétrie continue d’évoluer en tant qu’outil pour les artistes et les chercheurs en art. L’intégration de l’intelligence artificielle et de l’apprentissage automatique dans les flux de travail photogrammétriques promet une simplification et une automatisation accrues. Les progrès de l’informatique ouvrent de nouvelles perspectives à la création artistique, à mesure que chercheurs, artistes et amateurs d’art découvrent de nouvelles façons de créer grâce aux outils numériques.

Les méthodes de travail hybrides, combinant la sculpture traditionnelle à la photogrammétrie ou à la numérisation 3D, se généralisent. Des artistes comme Sabina Howard et Juan Manuel Miñarro parviennent à fusionner avec succès les techniques de modélisation sculpturale traditionnelles et les techniques photogrammétriques pour réaliser leurs œuvres.

La numérisation 3D offre aux créateurs une liberté d’expérimentation totale sur les formes, les textures et les motifs répétitifs, affranchie des contraintes des matériaux traditionnels. Un céramiste peut ainsi numériser une pièce originale et créer une réplique légère en résine, idéale pour l’exposition en extérieur. Un artiste de performance peut, quant à lui, numériser son propre corps pour concevoir des prothèses portables imprimées en 3D, brouillant la frontière entre identité et création.

La photogrammétrie révolutionne les processus créatifs, ouvrant la voie à l’impression 3D, aux expositions virtuelles et aux installations interactives. Les artistes ne sont plus cantonnés aux pinceaux, aux ciseaux ou aux souris : les outils de numérisation, de manipulation et de réinterprétation des œuvres offrent de nouvelles perspectives.