La numérisation 3D vole au secours de la reconstruction de Notre-Dame

Si une partie de la cathédrale Notre-Dame a été détruite lors de l'incendie du 15 avril 2019, le détail de sa construction a été sauvegardé grâce à de l'imagerie 3D.

Possédez-vous des documents importants comme des fiches de paie ou des factures ? Peut-être que certains d'entre vous ont pensé à en faire une sauvegarde en les numérisant grâce à un scanner ou une application mobile — si ce n'est pas le cas, il faut y penser pour éviter une perte irrémédiable. Un peu de la même manière, la cathédrale Notre-Dame de Paris a déjà été “sauvegardée” et cartographiée grâce à des techniques de numérisation 3D. 

Étudier l'Histoire à l'aide de la technologie moderne

Andrew Tallon était un historien belge spécialisé dans l'architecture médiévale. Pour lui, il était difficile d'envisager de porter un regard nouveau et d'apporter une parole inédite sur ces bâtiments qui ont été observés à travers les âges. Un de ses axes de recherche était l'utilisation de technologies modernes et sophistiquées pour mieux déchiffrer ces constructions anciennes de plusieurs siècles, comme il l'expliquait lors d'un documentaire tourné pour National Geographic.

 

Décédé en novembre 2018 d'un cancer du cerveau, il n'a donc pas connu la tragédie de la destruction partielle du monument parisien par les flammes, le 15 avril 2019. Malgré tout, il a bien connu Notre-Dame. C'est en 2010, alors qu'il était professeur à l'université de Vassar aux États-Unis, qu'il a commencé un travail d'étude sur la cathédrale. Il regrettait alors que ceux qui ont érigé le lieu de culte n'aient pas laissé de traces suffisamment précises expliquant les raisons de leurs choix architecturaux. Andrew Tallon expliquait vouloir, grâce à l'utilisation de ses outils, apporter de nouvelles réponses inédites.  

Lorsque vous travaillez sur des bâtiments médiévaux, il est difficile d'avoir l'impression que vous pouvez dire quelque chose de nouveau, car ils ont été maintes fois observés et étudiés à travers les âges. Andrew Tallon, historien 

1 000 000 de points analysés à la seconde

Il a dès lors choisi d'utiliser pour ses recherches le ScanStation P20 de Leica. À l'aide de l'appareil, il faut choisir la zone d'utilisation et la résolution pour prendre une image en 3D de l'espace. L'appareil fonctionne à l'aide d'un laser qui va projeter des points sur les surfaces avoisinantes. Le ScanStation P20 calcule le temps que met le laser à atteindre la surface et à revenir à l'appareil pour ainsi dresser une cartographie précise en trois dimensions. Le fonctionnement est similaire à celui d'un sonar, mais avec de la lumière en lieu et place du son.

Le Leica ScanStation P20 est un appareil de taille relativement réduite qui pèse moins de 12 kg. Prévu pour résister à la poussière et à l'humidité, il est aussi équipé d'une batterie qui autorise 7 h de prises de vue enregistrées sur le SSD interne ou sur un espace de stockage connecté. Son champ d'action est de 360° horizontalement et de 270° verticalement. Sa portée maximale est de 120 m pour une distance minimale d'utilisation de 40 cm. Sa précision atteint 6 mm avec un éloignement de 100 m. Le ScanStation P20 peut atteindre la cadence de 1 million de points projetés par seconde en fonction des paramètres choisis. 

Une numérisation précise à l'occasion des rénovations

Mais Andrew Tallon n'a pas été le seul à utiliser ces techniques de scan en 3D pour créer des images de Notre-Dame. Nos confrères de France 3 Île-de-France ont visité la société Art Graphique et Patrimoine qui a eu elle aussi la possibilité d'accéder à la cathédrale. Grâce à des techniques similaires, les techniciens ont pu créer des images de synthèse de la charpente, la fameuse "forêt". C'est en 2014 que la société spécialisée a été mandatée par Philippe Villeneuve, l'architecte en charge des travaux de rénovation, pour numériser complètement le squelette de la toiture. Pour arriver à leur fin, près de 30 milliards de points auront été projetés afin de sauvegarder numériquement l'édifice. In fine, l'ensemble de ces données accumulées avant l'accident vont pouvoir être utilisées par tous les corps de métiers qui interviendront sur le futur chantier. 

De façon un peu plus anecdotique, on peut établir un rapide parallèle entre ce type d'imagerie et la façon dont certaines technologies de détection de visages fonctionnent pour déverrouiller un smartphone. Si cet usage a notamment vu le jour chez Microsoft avec le Lumia 950, ce dernier détectait plutôt l'iris de l'œil. Apple a introduit cette fonction avec son iPhone X en dressant un portrait unique du propriétaire qui fait office de clé biométrique grâce à la projection de 30 000 points invisibles sur le visage.

Lire la suite : La numérisation 3D vole au secours de la reconstruction de Notre-Dame