De la pierre au pixel : numériser le décor de Notre-Dame de Paris

Avant l'incendie, l'intérieur de l'édifice était noirci par la poussière et la pollution, dissimulant les détails des éléments sculptés en hauteur. Dès 2021, la présence d’échafaudages installés pour le chantier a permis aux chercheurs de s’approcher de ces chapiteaux jusqu’ici inatteignables et entreprendre leur numérisation. « Nous avons utilisé la photogrammétrie 3D pour obtenir une modélisation rapide. Cette technique repose sur la capture d’une multitude d’images autour des objets. Un logiciel analyse ensuite ces images, identifiant des points communs à partir desquels les algorithmes génèrent un modèle 3D. Ce modèle est alors texturé et coloré en fonction des photographies initiales », explique Grégory Chaumet, docteur en histoire de l’art et ingénieur de la plateforme Plemo 3D.

Pour compléter cette approche, les chercheurs ont utilisé une autre technique : la lasergrammétrie. Sans connectique, un scanner laser permet une grande liberté de mouvement, facilitant la numérisation d’objets complexes, tels que des chapiteaux allant de quelques centimètres jusqu’à 1,5 mètre de diamètre. Pendant trois ans, Grégory Chaumet et le post-doctorant Denis Hayot ont pu numériser plus de 300 chapiteaux, ainsi que d'autres éléments du décor sculpté. Un travail qui a demandé à l’équipe de s’adapter aux contraintes logistiques du chantier, mais aussi des exigences des autres projets de recherche menés en parallèle par les chercheurs et la plateforme Plemo 3D. « Car nos missions ne s’arrêtent pas à Notre-Dame », rappelle Dany Sandron.

Les relevés numériques du décor de la cathédrale ont notamment mis en évidence des traces d'outils et de montage, révélant des indices invisibles à l'œil nu sur la construction de l’édifice. Les chercheurs ont par exemple observé que dans le chœur du monument, les colonnes les plus anciennes intègrent l’astragale – cette moulure à la base des chapiteaux – dans le même bloc de pierre que la colonne elle-même, « une technique typique de l'architecture antique », précise Dany Sandron.

Cette observation, rare dans les constructions médiévales, remet en cause l'idée d'une rupture entre l'Antiquité et le Moyen Âge. « On pensait que le Moyen Âge s’était coupé des savoirs antiques, mais ces découvertes révèlent une continuité des techniques et des influences, ajoute-t-il. Cela redonne une vision plus éclairée et plus nuancée du Moyen Âge, souvent dépeint négativement. Il est important de comprendre que les périodes ne changent pas d'un coup, et qu’il n'y a jamais de rupture totale, comme on peut le penser pour les grands mouvements artistiques », précise le chercheur.

Bien que l'accès à la cathédrale soit désormais restreint pour la dernière phase des travaux de réouverture, l'équipe compte bien poursuivre ses recherches. « On pourra reprendre le travail après la réouverture, dans quelques mois, pendant la restauration extérieure de la cathédrale, assure Dany Sandron. Cette dernière phase de la restauration sera notamment dédiée à la reconstruction des arcs-boutants, déjà en très mauvais état avant l’incendie ».

Une recherche pluridisciplinaire à long terme

Pour continuer à décrypter les secrets de Notre-Dame, les chercheurs travaillent en collaboration avec d'autres équipes, comme celles de la faculté des Sciences et Ingénierie de Sorbonne Université et d'autres institutions françaises et internationales, notamment le laboratoire de recherche des monuments historiques. « Il y a une vraie pluridisciplinarité, avec des professionnels du patrimoine qui travaillent avec des géologues, des chimistes, des physiciens, des historiens, etc. », se réjouit le chercheur. « Nous avons également collaboré avec le FabLab de Sorbonne Université pour créer une impression 3D d’une partie d’un chapiteau à partir des relevés scanners laser », ajoute Grégory Chaumet.

Le projet de créer un réseau thématique national pluridisciplinaire pérenne calqué sur le modèle du chantier scientifique de Notre-Dame pour intervenir sur d’autres monuments, est d’ailleurs en cours d’évaluation. Ce réseau regrouperait des compétences scientifiques et de restauration complémentaires avec des groupes de travail spécialisés sur des thématiques spécifiques (décor, vitraux, etc.). « Si l’on travaille sur une cathédrale comme celle de Reims ou d’Amiens, qui possèdent des portails encore plus imposants que ceux de Notre-Dame, il serait dommage de ne pas profiter de l'expertise acquise pendant ces cinq derniers années », souligne Dany Sandron.