Activités Scientifiques

Du point de vue scientifique, le projet DIGITALIS a pour objectif de proposer de nouveaux outils numériques dédiés à la gestion des données et de la visualisation 3D réaliste d’objets patrimoniaux. Dans ce contexte, plusieurs sites et objets historiques ont été sélectionnés pour leur diversité et leur complémentarité. Ce projet adresse également plusieurs domaines de l’informatique : la gestion des données et des connaissances, l’acquisition 3D des objets et la visualisation photo-réaliste, avec ou sans simulation d’éclairage.

L’étude porte sur 3 sites (l’Abbaye de Saint Savin, l’Hypogée des Dunes, le Palais des Ducs de Poitiers), et deux collections (un ensemble de céramiques Egyptiennes de l’IFAO, et la photothèque “base Romane” du CESCM). Cet ensemble est considéré par le consortium comme relativement représentatif en termes de topologie, de typologie, et d’analyse scientifiques. Ils sont complémentaires et profondément liés à des études en cours dans les laboratoires partenaires. La figure ci--dessous propose quelques illustrations des objets étudiés.

• Les peintures de l’abbaye de Saint-Savin, appelée « La Sixtine de l’art Roman » par André Malraux, et inscrits au patrimoine de l’UNESCO. Elles correspondent à l’un des plus important ensemble de peintures de l’europe de l’ouest au 11ème et 12ème siècles. (presque 460 m2 dans la nef, le chœur et la crypte).
• L’Hypogée des Dunes, découverte au XIXeme siècle à Poitiers, est un bâtiment mérovingien (VIeme-VIIeme siècle) bien connu des experts de cette période car il combine des éléments architecturaux, des restes funéraux, des décors et des inscriptions, marqués par de nombreux changements dans le temps. Les études menées par le CESCM ces quine dernières années sont basées sur plusieurs types d’analyses (archéologiques, géologiques, physico-chimiques, iconographiques, épigraphiques). Ces avancées doivent produire une connaissance détaillée de la compréhension et de l’évolution du site.
• Le Palais de Poitiers est le lieu de résidence et d’exercice du pouvoir des comtes de Poitiers, ducs d’Aquitaine au moyen âge, puis en tant que Palais de justice. Le bâtiment a été utilisé du XIeme au XXIeme siècle lorsque le palais de justice est déplacé. Ce site d’environ 6000 m2 est réparti sur plusieurs étages, en partie classé monument historique depuis 1982. Son histoire de presque un millénaire est actuellement en cours d’investigation dans le cadre d’un projet collaboratif du CESCM.
• La céramothèque de l’IFAO au Caire (ifao.egnet.net) est l’une des collections les plus représentatives d’objets pour une période allant du néolithique à l’époque médiévale. Elle est associée à de nombreuses analyses techniques, pysiso-chimiques incluant l’apparence et les pigments peints.
• La photothèque du CECSM a été constituée en 1953, à l’époque de la création du laboratoire de recherche. Elle est actuellement l’une des collections les plus importantes de photographies d’architecture Romane, de sculptures et de peintures monumentales. Elle compte plus de 240 000 photographies (3500 verres, 100 000 photos noir et blanc, 40 000 transparents colorés).

L’objectif du projet est d’apporter une suite d’outils numériques pour faciliter le travail d’étude de ces objets, avec un système de visualisation 3D photo-réaliste des objets acquis par photogrammétrie, associé à des mécanismes d’annotations standardisés et de raisonnement automatique. L’intégration des fonctionnalités nécessite de produire de nouvelles avancées dans plusieurs domaines.

Les développements sont organisés en 6 sous-projets, allant de la collecte des données, jusqu’aux outils de manipulation et de visualisation des informations associées aux objets étudiés. La figure ci-dessous illustre l’organisation scientifique du projet.

• Les outils de photogrammétrie produisent des données 3D précises, mais très denses et difficiles à exploiter pour de la visualisation interactive fluide, et l’analyse détaillée des objets étudiés. Un premier verrou concerne le format des objets 3D car ils sont soit représentés par des nuages de points ne permettant pas d’observer la surface des objets, soit par des maillages dont les textures sont figées et dont les détails sont déformés par la géométrie reconstruite. L’un des objectifs est de proposer un système qui puisse gérer cette complexité pour simplifier et fluidifier l’affichage avec un réalisme basé sur les photographies elles-mêmes pour éviter les défauts des textures reconstruites.
Rendu à base d'images (1 et 3) avec un maillage, (2 et 4) avec un nuage de points. La représentation géométrique par points permet d'éviter des erreurs de profondeurs et ajoute de la précision lors de l'utilisation des photographies
• La gestion numérique des annotations est fondamentale pour ce projet, il s’agit de pointer certains détails de l’objet étudié, d’exprimer leurs spécificités, et de leur associer des caractéristiques physiques, des mesures, ou encore des données variées (images, tableaux, liens, etc.). Le système d’annotation doit être suffisamment souple pour considérer n’importe quel type d’information, et permettre de manipuler facilement les données. Il doit être également standardisé pour faciliter la recherche des informations communes à plusieurs objets, réaliser des recoupements, et permettre l’exécution de mécanismes d’inférence pour l’aide au raisonnement.
• La désignation des détails en 3D sur l’objet nécessite une étude particulière en termes d’interface, de représentation et de standardisation pour rendre le système exploitable par les archéologues et historiens.