RECONSTITUTION VIRTUELLE DE LA ROME ANTIQUE - CAHIERS DE LA MAISON de LA RECHERCHE EN SCIENCES HUMAINES Université de Caen Basse Normandie
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CAHIERS DE LA MAISON de LA RECHERCHE
EN SCIENCES HUMAINES
Université de Caen Basse Normandie
RECONSTITUTION VIRTUELLE
DE LA
ROME ANTIQUE
Travaux
du
Pôle Pluridisciplinaire
"Ville-Architecture, Urbanisme et Image virtuelle"
N° 14, avril 1998
2
SOMMAIRE
Avant - Propos................................................................................................................ 3
Françoise LECOCQ, "Caen - Bruxelles - Caen. Plan de Rome et pédagogie" .................. 4
Gérard JEAN-FRANCOIS, "La Rome antique et les réseaux informatiques" ...................... 8
Jean-Paul GOSSET, "Un SIG sur la Rome antique" ......................................................... 12
Marie-Claire DAVY, "La modélisation avec AES. L'exemple du temple de Vesta" ........... 15
David FRANTZ, "La modélisation du Colisée" .................................................................. 22
Claude JADOT, "La photographie, la vidéo et le Plan de Rome" ...................................... 33
David DESFOUGERES / Frédéric TOURNIQUET, "Simulation d'un montage complexe
en réalité virtuelle : le velum du Colisée" .............................................................. 36
Véronique ROBERT, "Le Serveur WEB réalisé par le Pôle pluridisciplinaire" ................... 61
Frédéric TREFEU, "Une maquette en perpétuelle évolution" ............................................ 70
Philippe FLEURY, "La réalité virtuelle et la restitution de la Rome antique" ...................... 84
Bibliographie................................................................................................................... 93
Table des figures............................................................................................................ 95
Liste des membres du Pôle ............................................................................................ 973
AVANT-PROPOS
Philippe FLEURY*
La reconstitution virtuelle de la Rome Antique avance vite, très vite. En novembre
1993, ce n'était encore qu'un concept, une idée que m'avait soumise G. Jean-Francois, Di-
recteur du Centre de Ressources Informatiques de l'Université de Caen, et sur laquelle nous
travaillions tous les deux, recherchant des partenaires, une méthode, nous interrogeant
même sur la faisabilité. Aujourd'hui, c'est un serveur INTERNET, un film interactif, une di-
zaine de monuments et un quartier entier modélisés, un plan vectoriel, un SIG, des anima-
tions en images de synthèse, des centaines de photos engrangées, cinq stations de travail,
des conférences, des expositions, des articles, des mémoires..., une quinzaine de person-
nes au travail.
Entre temps, il y eut la construction de la Maison de la Recherche en Sciences Hu-
maines, l'installation en son sein du Plan de Rome de P. Bigot et, à l'instigation de R. Hérin,
le directeur de la MRSH, la structuration d'un pôle pluridisciplinaire de recherche intitulé "Ar-
chitecture, Urbanisme et Image virtuelle", s'appuyant lui-même sur trois structures déjà
existantes : le Centre d'Etudes et de Recherche sur l'Antiquité (CERLA), le Centre de Res-
sources Informatiques de l'Université de Caen (CRIUC) et le Centre Audio-Visuel (CAV).
Cette pluridisciplinarité fait notre force ; elle engendre aussi une grande complexité car nos
formations, nos statuts, nos préoccupations quotidiennes, nos horizons sont différents. Pour
que nous puissions continuer à travailler ensemble avec le même enthousiasme sur le projet
commun, la communication est plus que jamais nécessaire.
La communication interne se fait par la réunion hebdomadaire du mercredi, mais
nous avons également souhaité donner une information extérieure "collective". Tel est l'objet
de ce numéro des "Cahiers de la MRSH" dans lequel le lecteur trouvera côte à côte des
textes écrits aussi bien par des enseignants-chercheurs et des ingénieurs (ou élèves-
ingénieurs) que par des étudiants de troisième cycle. Nous n'avons d'autre ambition que de
faire connaître, à un instant donné, l'état de nos travaux et recherches sur la transmission de
nos données par les réseaux, leur utilisation pédagogique, la constitution d'un système
d'Information géographique, la modélisation sur station de travail, la réalisation des films ou
des animations en images de synthèses et la mise en place d'un serveur WEB.
*
CERLA, Université de Caen, Professeur de Latin.4
CAEN - BRUXELLES - CAEN (1950-1997)
UTILISATION PEDAGOGIQUE DU PLAN DE ROME
Françoise LECOCQ*
L'actualité artistique invitait en 1997 à visiter l'exposition "Paris - Bruxelles / Bruxelles
- Paris (1848-1916)" consacrée à la peinture surréaliste autour de Paul Delvaux. C’était l'oc-
casion de découvrir un objet qui constitue, lui aussi à sa façon, un axe Caen - Bruxelles : la
copie de la fameuse maquette du Plan de Rome de Paul Bigot.
L'exemple de la maquette de Bruxelles
Installée aux Musées Royaux d'art et d'histoire, dans une aile du Palais du Cinquan-
tenaire, elle y occupe une salle entière, à deux niveaux. Elle est visible depuis un balcon
circulaire à l'entresol, éclairée par une impressionnante rampe d'une centaine de projecteurs
à découpe, qui illuminent tel ou tel monument à mesure que se déroule le commentaire en-
registré, déclenché à la demande par le visiteur. Quelques cartes montrant Rome à diverses
étapes de son développement urbanistique habillent les murs de la salle, tandis qu'à l'étage
inférieur, on peut s'approcher au plus près de la maquette, mais sur la moitié de sa circonfé-
rence seulement. Comme à Caen, il y eut autrefois un diaporama, lui aussi tombé dans l'ou-
bli.
Elle a la même échelle (2,5 mm par mètre) et les mêmes dimensions, puisque c'est
un des quatre moulages réalisés pour l'Exposition Internationale de Paris en 1937. C'est par
le biais du professeur Henry Lacoste, de l'Académie des Beaux-Arts de Bruxelles, qu'elle est
arrivée dans ce Musée. Mais, au premier coup d'oeil, le Plan de Rome belge offre une im-
pression différente du nôtre, car il est peint : le Tibre et les fontaines y coulent bleu, tandis
que les tuiles rouge brique, les coupoles des temples et les statues dorées, les arbres verts
et les cyprès presque noirs égaient de leurs taches de couleur une maquette dont la tonalité
générale est celle d'une terre cuite ocre, comme celle de Caen, dont la monochromie est
jugée parfois un peu austère.
De plus, des figurines représentant ces "héros nationaux" que sont Astérix et Obélix
ont été malicieusement disposées dans l'arène du Grand Cirque, où elles accomplissent un
*
CERLA, Université de Caen, Maître de Conférence en Latin.5
tour d'honneur... Il est vrai que non seulement la maquette de Bigot, mais aussi les divers
objets de la collection d'antiques du Musée ont souvent servi de modèles aux auteurs de la
bande dessinée, comme l'indiquent ponctuellement des albums ouverts à la page concernée
en regard des objets copiés.
C'est Jean-Charles Balty, Professeur d’histoire à la Sorbonne, qui a supervisé la mise
1
en valeur et l'exploitation pédagogique de la maquette ; monumental ouvrage de cet ar-
chéologue sur les curies dans le monde romain a servi de base scientifique pour la recons-
2
titution virtuelle en trois dimensions du bâtiment du forum par les chercheurs de Caen Il faut
voir également dans le Musée la splendide reconstitution grandeur nature d'un long portique
corinthien aux fûts de colonnes cannelés en spirale dans la "salle d'Apamée", site de Syrie
fouillé précisément par J. Ch. Balty.
La librairie du Musée propose aux visiteurs et particulièrement aux scolaires, outre
une série de cartes postales des hauts lieux de l'histoire et du tourisme romains (île tibérine,
Cirque Maxime, Capitole, Panthéon, Colisée), une pochette pédagogique comportant : une
photographie de la maquette, sur laquelle vient se superposer un calque indiquant les prin-
cipaux points de repère, collines et grands monuments, un plan général avec liste et empla-
cement des bâtiments, un plan détaillé du Palatin et des forums impériaux.
Réalisations pédagogiques du Pôle et projets d'avenir
C'est sur ce principe et en partie sur ce modèle que l'équipe de Caen3 a conçu à son
tour son premier dossier pédagogique, réalisé avec les moyens techniques et la qualité que
permettent aujourd'hui l'informatique et la reprographie en couleur. Cette pochette comporte,
en plus d'une notice générale sur l'oeuvre de Bigot avec un plan d'ensemble de la Rome
impériale où se dessinent les contours de la maquette, trois plans superposables grâce à
l'emploi de transparents, qui permettent de voir, en noir, les collines, la muraille et les quel-
ques édifices de la Rome royale confinée entre Tibre, Palatin et Capitole ; puis, en bleu, les
réalisations encore rares de la Rome républicaine qui commence à empiéter sur le Champ
de Mars ; enfin, en rouge, l'expansion galopante de l'urbanisme impérial qui enserre d'une
enceinte beaucoup plus vaste la ville devenue capitale sans véritable schéma régulateur.
Sur le côté des plans, la légende dresse une liste de monuments (repérables par un chiffre
ou une forme) qui s'allonge de période en période. Deux autres documents sur papier pro-
1 Cf. sa communication au Colloque de Caen, Rome. L'espace urbain et ses représentations (29-30 juin 1989) :
"Henry Lacoste, La maquette de Bruxelles et l'enseignement de l'architecture et de l'urbanisme", p. 223-236,
publié aux Presses de l’Université de Paris-Sorbonne (1991). J. Cf. Balty est également membre du comité
scientifique du Pôle de Caen.
2 Mémoire de Maîtrise réalisé par Myriam Delarue sous la direction de Ph. Fleury.
3 J.P. Gosset, géographe et informaticien, F. Lecocq, latiniste, F. Tréfeu, historien, avec la collaboration de J.
Soria, professeur d'histoire.6
posent l’un d’identifier sur le plan de Bigot les édifices les mieux repérables, l’autre de suivre
le parcours du triomphe à travers le centre monumental, tandis qu'un questionnaire permet à
l'élève de prendre une part active à la visite.
Pour la suite, il est facile de concevoir d'autres transparents, par exemple de type
thématique, regroupant diachroniquement telle ou telle catégorie d'édifices : religieux, politi-
ques, de loisir, etc., ou encore illustrant un sujet précis, comme "l'eau à Rome".
C'est qu'il s'agit en effet de faire revenir les visiteurs, et au premier chef les scolaires,
du Primaire au Secondaire autour du Plan de Rome dont l'intérêt ne s'épuise pas en une
seule visite : le taux de fréquentation est en hausse constante (le 5 000° visiteur a été fêté
en juin 1997), au point qu’il devient même difficile, par manque de disponibilité et de person-
4
nel , de faire face à toutes les demandes ; il convenait donc de mettre au point des installa-
tions et « produits » utilisables de façon éventuellement autonome. De plus, il faut que les
modes d'approche soient diversifiés et si possible renouvelés, et que tous les types de sup-
port de l'information soient utilisés : le dossier pédagogique reste un outil traditionnel, que ne
remplace pas, mais que vient compléter aujourd’hui l'écran visuel, celui de la télévision, ou
encore de l’ordinateur : serveur Internet ou borne interactive. Actuellement une installation
audio-visuelle mobile, avec magnétoscope numérique, permet la diffusion des films vidéo et
la projection sur grand écran, tandis que trois bornes interactives permanentes déjà en place
autour de la maquette donnent accès au serveur dont les pages et les liens sont régulière-
5 6
ment mis à jour et augmentés . Des CD-ROM — qui n'auront jamais si bien porté leur nom
— seront bientôt disponibles, sous une première version, simple reprise des pages WEB,
utile à ceux qui ne sont pas raccordés au réseau , puis dans une seconde version, plus ar-
chitecturée, interactive et conviviale. La fascination des jeunes est certaine pour ces nou-
veaux types d’approche de la maquette, dans lesquels ils deviennent partiellement acteurs,
ou tout au moins « navigateurs » . Les images de synthèse et les animations en 3D les pas-
sionnent et, de la contemplation à la création, il n’y a qu’un pas que non seulement nos étu-
7
diants, mais même des élèves du Secondaire ont déjà franchi .
4 Depuis la rentrée 1997, un professeur d’histoire détaché par le Rectorat a été mis à mi-temps à la disposition
du Pôle.
5 Dernière mise à jour à partir du Mémoire de Maîtrise d’Hélène Jandricek « Rome antique sur Internet » (dir. Ph.
Fleury).
6 Rappelons que le sigle signifie « Compact Disk Read Memory Only ».
7 Lycée Alain Chartier de Bayeux, dans le cadre du Concours Lanfranc organisé par le CNRS pour la Haute - et
Basse Normandie en avril - mai 1998 : reconstitution virtuelle du temple d’Hadrien au Champ de Mars.7
Pour l’avenir, un ambitieux projet de scénographie, dont le financement est à l’étude,
permettra d’associer, dans un véritable spectacle, vues de la maquette, images virtuelles,
photographies de la Rome actuelle et illustrations sonores, de façon à donner au plan-relief
de Bigot, objet définitivement figé en Roma aeterna, en plus de la vie que confèrent les ani-
mations en 3D, une quatrième dimension : celle de l’épaisseur historique.8
LA ROME ANTIQUE ET LES RESEAUX
Gérard JEAN-FRANCOIS*
Le phénomène Internet
Pour situer le problème, on a l’habitude de donner des chiffres, mais ils sont toujours
approximatifs car la croissance est constante. L'Internet c’est en ce moment environ 50 mil-
lions d’utilisateurs (presque la population de la France). C’est 15 millions de machines
connectées fin 1997 (avec un facteur de croissance égal à 2 par an) dont 3,6 millions en
Europe parmi lesquelles on en trouve 260 000 en France. A l’origine l’Internet est une com-
munauté d’ordinateurs utilisant des règles de communication standardisées (protocole
TCP/IP), mais toutes ces machines sont raccordées à un réseau (réseau de Campus par
exemple) et Internet interconnecte de proche en proche les différents réseaux qui peuvent
exister dans le monde entier.
Ces réseaux ont des tailles différentes (de une à plusieurs milliers de machines), ils
peuvent être publics ou privés et surtout ils ont des débits très variables au niveau de leur
raccordement. La notion de débit est extrêmement importante car, sur les réseaux, circulent
des informations qui sont numérisées et complètement transformées en éléments binaires
(0 ou 1). Si par exemple le chiffre 5 devient 101 sous forme binaire, cela se complique
quand on veut numériser une séquence de télévision et surtout le nombre d’éléments binai-
res devient énorme (270 millions théoriques pour une seconde de télévision). Aussi le temps
de transport d’un certain nombre d’éléments binaires (bits) sera totalement différent si on a
un débit est de 4800 bits/seconde (cas du téléphone) ou s’il est de 155 millions de
bits/seconde (155 Mb/s : cas des futurs réseaux haut débit).
Architecture Internet
Internet fédération de réseaux : comment cela se présente à Caen ?
La plupart des machines de l’Université de Caen sont connectées à des réseaux de
campus fonctionnant à 10 Mbits/seconde. Ces réseaux sont connectés au réseau régional
VIKMAN qui, lui, fonctionne à 100 Mbits/seconde.
Ce réseau régional VIKMAN est lui même connecté par une liaison de 4
Mbits/seconde au réseau national RENATER, lequel est relié en particulier au continent
Nord-Américain par une liaison à 16 Mbits/seconde. Compte-tenu de l’architecture Internet,9
on va retrouver en Amérique du Nord un schéma à peu près identique, mais que nous ne
connaissons pas. Il se peut donc que l’on veuille communiquer avec une machine connectée
sur un réseau par une liaison à 2 Mbits/seconde. Dans ce contexte intervient la notion de
goulot d’étranglement ; la vitesse entre 2 points sera forcément égale à la vitesse la plus
faible. C’est ce qui est représenté schématiquement sur la figure 1.
Services sur Internet
Le principal service est la messagerie électronique, mais il existe aussi le transfert de
fichiers (FTP), des groupes de discussion (NEWS) et aussi des serveurs dits serveurs W3
pour World Wide Web ou encore WEB. Tous les mois s’ouvrent en France environ 400 ser-
veurs.
Arrivé à ce stade il peut y avoir des doutes sur l’utilité de l’Internet, car des millions
de machines avec des millions de serveurs sur lesquels vont se trouver des milliards d’infor-
mations, il y a vraiment de quoi s’y perdre.
Rassurez-vous : nous ne sommes pas dans le monde informatique pour rien et nous
allons demander aux machines de rechercher (avec l’aide d’un logiciel spécialisé) les infor-
mations qui nous intéressent ; ces ensembles sont appelés moteurs de recherche et ont
pour nom Altavista, Yahoo, etc...
Où est Rome ?
Si l’on demande aux différents moteurs de recherche de nous dire où l’on peut obte-
nir des informations sur Rome, nous allons obtenir une multitude de serveurs il est question
de Rome (Traité de Rome, Rome capitale de l’Italie, etc.) Pour ce qui est de la Rome anti-
que, il va falloir affiner la recherche et là on s’aperçoit que, même mondialement, les infor-
mations disponibles sont extrêmement restreintes. Une autre approche consiste à chercher
monument par monument les lieux où des informations sont disponibles, c’est ce qu’a fait un
groupe d’étudiants. A partir du moment où l’on connaît tous ces points, il est facile de les
relier au serveur W3 de Caen. Celui-ci en effet est très consulté (73 000 connexions en
mars 1997) et c’est à partir de lui que l’on crée des liens (on dit des hyperliens) pour aller
chercher des compléments d’informations sur d’autres serveurs situés sur Internet. En fait
Rome est sur Internet et on peut comparer ce serveur à un livre situé sur le réseau de
l’Université, mais qui renvoie à d’autres livres situés n’importe où sur Internet.
Le grand livre de Rome est donc constitué de feuilles plus ou moins riches réparties
sur les serveurs du monde entier connectés à l’Internet.
*
Directeur du Centre de Ressources Informatiques de l'Université de Caen.10
Ce qui existe à Caen
C’est bien entendu la partie la plus importante et elle se compose de textes, de cro-
quis et d’images, le tout étant numérisé et véhiculé sous forme de 0 et de 1 (éléments binai-
1
res) .
Lorsque vous allez lire du texte, chaque caractère représente 8 bits, donc une page
de texte est peu de chose par rapport aux débits des réseaux. Par contre plus les images
sont de bonne qualité et en couleur, plus leur volume est grand et plus le temps nécessaire
à leur affichage sera long. De plus, comme sur les routes on n’est pas forcément seul, aux
heures de pointes on se bousculera et les délais seront plus longs. Sans entrer dans le dé-
tail, sont disponibles actuellement sur le serveur W3 de Caen :
- des explications textuelles,
- des photos de la maquette,
- des diapositives de la Rome antique,
- des images extraites de reconstitutions virtuelles de bâtiments.
Ce qui manque
Deux supports d’information manquent : le son et l’image animée. Actuellement lors-
que vous consultez le serveur de l’Université, vous ne disposez d’aucun document sonore,
de même vous n’avez aucun commentaire sonore. Techniquement cela existe et ne pose
pas de problème. Le seul obstacle, c’est qu’il est nécessaire d’avoir sur son poste de travail
des éléments de restitution, à savoir haut-parleurs et carte son ; or ceux-ci sont loin d’être
généralisés.
Les séquences animées qui doivent viser l’interactivité existent. Plusieurs visites inte-
ractives de monuments reconstitués virtuellement ont été réalisées et sont visibles sur des
postes de travail individuels. Leur mise à disposition sur le réseau est envisageable, mais le
résultat (cf. figure 1) sera décevant, voire inadmissible si les débits ne sont pas suffisants.
Conclusion
Beaucoup d’informations concernant la Rome antique sont disponibles à travers les
réseaux. Ce qui manque le sera, mais il faudra dissocier les différents points d’accès. Si sur
le réseau de l’Université et sur VIKMAN il n’y a pas de problèmes (eu égard aux vitesses
disponibles), il faudra sélectionner le type d’information mis à disposition des autres utilisa-
teurs en tenant compte de leurs moyens d’accès.11
;
MACHINE DU CRIUC
Amérique du Nord
HEBERGEANT LE SERVEUR W3
DE L'UNIVERSITE DE CAEN
16 Mb/s
RENATER
10 Mb/s 4 Mb/s Réseaux intermédiaires
VIKMAAN
100 Mb/s
10 Mb/s
CAMPUS I
10M Mb/s
;
28 000 bits/s 2 Mb/s
:
Serveur situé aux Etats-Unis
Poste de travail connecté
par le réseau téléphonique
Figure 1 : Le réseau INTERNET
1 Cf. article de V. Robert, "Le Serveur Web réalisé par le Pôle Pluridisciplinaire", dans le même recueil.12
UN S.I.G. SUR LA ROME ANTIQUE
Jean Paul GOSSET*
Qu'est-ce qu'un Système d'Information Géographique (SIG) ?
Un SIG représente deux réalités distinctes. Le terme SIG est utilisé tant pour définir les
logiciels permettant de saisir, modifier, gérer, analyser, représenter l'information géographi-
que que pour qualifier l'ensemble des matériels, logiciels, données et procédures mis en
1
place pour traiter l'information géographique. Ainsi on perlera de ARC-INFO 6 comme étant
un SIG (nom du produit), mais aussi du SIG. Plan de Rome qui, lui, représente l'application.
Un S.I.G. est avant tout utilisé pour effectuer la gestion et la représentation
d’informations spatiales.
Dans le cas présent, nous disposions au départ de deux documents :
- un plan papier de Paul Bigot datant de 1942, mais concernant la maquette de
PARIS (elle même détruite depuis plusieurs années),
- le plan des 102 modules de la maquette de Caen réalisé avant son départ en
restauration en 1994. Notre premier pas fut la réalisation d’un scanner permet-
tant l’obtention d’un fichier informatique du plan de masse de Paul Bigot. Ce
plan global a ensuite été recalé avec le plan des modules de Caen, ceci nous a
permis de réaliser une première couche d’information, le plan de la maquette
de Caen par saisie en interactif à l’écran des différents éléments de ce plan.
Cette première couverture, ou couche en langage S.I.G., comporte en fin de
2
réalisation plus de 50 000 arcs .
Une seconde étape fut l’acquisition d’une image satellite SPOT-IMAGE en mode pan-
3
chromatique , ce qui permet d’obtenir une image de la Rome actuelle (août 1992) dont la
4
résolution du pixel représente un carré de 10 mètres de coté. A travers le module GRID du
logiciel nous avons effectué un recalage de l’extrait de cette image concernant la ville de
Rome avec nos couvertures créées précédemment (le plan global et le plan des modules de
notre maquette). Nous avons ainsi la preuve de l’extrême précision des relevés de Paul Bi-
got, car avec cette finesse de résolution les principaux édifices de la Rome antique vue par
l’architecte sont parfaitement positionnés.
*
CRIUC, Université de Caen, Assistant Ingénieur.
1 Logiciel développé par ESRI (Environnement Systems Research Institute).
2 Elément, segment de vectorisation.
e
3 4 bande SPOT à taille de l’image : 6000 x 6000 pieds.
4 Plus petit élément analysé par le radiomètre du satellite.13
A travers ces trois sources, créées ou acquises, nous avons maintenant différents ni-
veaux d’informations :
- le plan précis de la maquette de Caen,
- l’ensemble des modules de cette maquette,
- l’évolution de la Rome antique partagée en trois grandes époques :
- la Rome royale,
- la Rome républicaine,
- la Rome impériale,
- le centre monumental de Rome.
Nous sommes à présent au stade où nous découpons notre plan de masse de la ma-
quette module par module afin de constituer une base de données précisant le contenu his-
torique, iconographique, bibliographique de chacun de ceux-ci.
Cette partie de l’application fera appel au module INFO du logiciel afin de charger les
données, en assurer la maintenance, permettre l’interrogation et la réalisation des éditions
d’états.
Une étape prévue est la création du relief. La topographie de la ville nous permettra au
travers d’un module du logiciel, TIN, de reconstruire le relief et d'y positionner les différents
bâtiments, quartiers qui sont en cours de reconstitution virtuelle. Petit inconvénient toute-
e
fois : les données archéologiques permettant de restituer le relief réel de la Rome du IV
siècle ne sont pas disponibles pour l’ensemble.
A ce jour toutes ces réalisations sont disponibles en consultation interactive à partir
d’un module de visualisation et d’interrogation simple d’utilisation : ARC-VIEW.
Un logiciel SIG permet donc de relier des couches d’informations et de combiner les
configurations spatiales des phénomènes qui relèvent de l’économie, de la géologie, de la
démographie, de la sociologie, et dans notre cas de l’histoire et de l’architecture.
Il doit donc être capable d’analyser et de synthétiser toutes sortes d’informations à
différentes échelles. Le SIG est un outil géographique qui suit cette démarche et facilite la
mise en rapport de phénomènes spatiaux différents.14 Figure 2 : Plan Arc-Info de la maquette
15
LA MODELISATION AVEC AES
(Architecture Engineering Series)
logiciel d’architecture d’IBM.
L’exemple du temple de VESTA
Marie-Claire DAVY*
Le but
La modélisation est une action qui permet de reproduire un objet sur support informa-
tique d’après des sources de nature différente (plans, images, photos, etc.) et de garder
toutes ces informations graphiques dans un fichier. AES permet de modéliser un élément
architectural (chapiteau, base, fût), un monument, un ensemble urbain etc., à partir de don-
nées historiques, archéologiques, de remettre à jour des modèles à partir de nouvelles ac-
quisitions de données (nouvelles fouilles etc...). Il permet de réaliser une structure filaire,
c’est à dire une représentation en trait qui est le squelette du modèle.
Ces éléments modélisés peuvent être associés à un matériau, être visualisés sous des
angles différents, habillés avec une texture pour donner une image de synthèse qui servira
elle-même pour des animations en trois dimensions.
Le premier but fixé est la modélisation du plan de Rome conformément à la maquette
de Paul Bigot avec ultérieurement la mise à jour suivant les nouvelles découvertes. Le fac-
teur temps est donc un élément important. Les monuments connus (Colisée, temple de
Portunus, temple de Vesta, arc de Constantin par exemple) sont modélisés après des re-
cherches bibliographiques effectuées par les enseignants, étudiants, chercheurs.
La gestion de tous les documents (films, photos, diapos, etc.) et des données gra-
phiques provenant d’AES se fera à l’aide d’une base de données qui reste à mettre en
place.
Analyse/décomposition du modèle
Les informations concernant un édifice peuvent être de nature différente (photo, dia-
po, plan, etc...). Avant de commencer la modélisation, il faut vérifier la cohérence de ces
informations et quelquefois faire un choix parmi plusieurs hypothèses. Ce choix revient aux
spécialistes.
Quand le choix d’un monument a été fait, il faut repérer les différentes parties qui le
composent et pour chacune de ces parties étudier les symétries, les répétitions possibles et
*
CRIUC, Université de Caen, Ingénieur d'études.16
aussi faire la liste de tous les matériaux utilisés.
Le temple de Vesta
Le temple de Vesta est un temple rond avec des colonnes très travaillées. Quelques
photos du temple de Vesta sont disponibles sur Internet ainsi que quelques explications
concernant ce temple. Elles se trouvent aux adresses suivantes (la liste n’est pas exhaus-
tive) :
http ://www.unicaen.fr/rome/rome8.shtml
http ://www.trincoll.edu/fyso110/zimmerman/Chapter1/vesta.html
http ://www.tulane.edu/lester/text/Western.Architect/Rome/Rome18.html
Les documents qui ont servi à modéliser ce temple ont été rassemblés par un étudiant,
1 2
d’après les recherches d’Auer et de Jordan .
Informatiquement, nous l’avons découpé en quatre parties essentielles : les colonnes,
la cella, le toit et le podium.
Nous nous attarderons un peu sur les colonnes pour la méthode de travail et donne-
rons quelques plans des autres éléments.
Les colonnes
Les colonnes sont décomposées en trois parties : la base, le fût, le chapiteau.
Une fois ces trois parties modélisées, il faut les rassembler et les recopier autour d’un
cercle de diamètre connu.
Un avantage important d’AES est que le logiciel permet de modéliser à un niveau très
fin pour ensuite simplifier le modèle. Trois niveaux sont utilisés. Ces modèles sont récupérés
sous 3D STUDIO au format AUTOCAD (DXF). Le modèle allégé suffit en général car les
fichiers deviennent vite trop lourds à manipuler.
Un des autres avantages d’AES est de pouvoir stocker ces modèles dans des bi-
bliothèques sous forme de symboles. Ces symboles peuvent éventuellement servir à cons-
truire d’autres monuments. Les bibliothèques sont faites par niveau et type d’éléments :
vestacols0 (niveau le plus fin de la colonne) vestapods0 (niveau le plus fin du podium)
vestacols1 vestapods1
vestacols2 (niveau le moins fin) vestapods2
Pour des formes géométriques simples il n’est pas nécessaire d’avoir plusieurs ni-
veaux.
Les formes géométriques les plus courantes sont :
- les lignes constituées de segments de droite reliés par des noeuds,
1 H. Auer "Der Temple des Vesta und das Haus der Vestalinnen am Forum Romanum", in Akademie der Wis-
senschaft im Wien, Philol.-Hist. Klasse 36, 1888, p. 209-228.17
- les polygones constitués de lignes fermées. Par exemple un cercle est un polygone
constitué d’un nombre choisi de segments , tout dépend de la précision souhaitée. Les for-
mes en trois dimensions sont obtenues à partir de ces formes simples.
Le chapiteau
Le chapiteau corinthien de niveau le plus fin a été récupéré. La modélisation inter-
médiaire n’a pas été faite jusqu’ici par manque de temps. Le chapiteau corinthien récupéré a
été adapté au mieux dans l’enveloppe globale ci-dessous.
Figure 3 : Chapiteau corinthien sous AES
La base
Figure 4 : Modélisation d’une base de colonne en trois niveaux
2 H. Jordan, Topographie der Stadt Rom in Altertum, Berlin, 1878-1907.18
Le fût
Le fût est très complexe à modéliser : c’est un cylindre avec des parties évidées et
ces parties évidées sont elles-mêmes remplies jusqu’à a peu près un tiers de la hauteur du
fût. Il a fallu pour cela utiliser des fonctions d’AES telles que clip, copy link, copy rotate et
copy mirror.
fût colonne entière
Figure 5 : Modélisation d’un fût de colonne
Les quatre colonnes d’entrée servaient d’appui probablement à des portes et pré-
sentaient des ergots dont voici des vues de dessus
Les colonnes ordinaires Les deux colonnes centrales Les deux colonnes de chaque
côté des colonnes centrales19
Figure 6 : Les colonnes du temple de Vesta
La cella
La cella a une forme cylindrique simple
Elle a été construite à partir de deux cercles
de soixante segments. L’entrée donne sur un
escalier extérieur. De chaque côté de l’entrée
il y a deux colonnes. Les fonctions clip ont été
utilisées pour percer le mur et adapter les co-
lonnes.
Figure 7 : La cella du temple de Vesta
Le toit
Le toit se décompose en deux par-
ties :
- toit supérieur,
- toit inférieur.
Les tuiles ont été modélisées sous
forme de symboles avec pour les raccorder
les symboles crêtes.
Figure 8 : Le toit du temple de Vesta20
Le podium
Élément détaillé du podium répété par
rotation le long d’une ligne courbe pour obte-
nir le bas du podium.
Figure 9 : Le podium du temple de Vesta21
Voici le temple de Vesta reconstitué sous sa forme filaire. AES par les différentes
vues possibles permet de tourner autour d’un élément pour pouvoir le contrôler
Figure 10 : Le temple de Vesta sous AES22
LA MODELISATION DU COLISEE :
QUELQUES APERÇUS DE METHODE GENERALE
*
David FRANTZ
Le Colisée a été l’objet des représentations les plus diverses au fil des siècles. Voya-
geurs, aventuriers, architectes ont dessiné, gravé, décrit ce gigantesque monument qui n’a
1
pas lassé d’interroger les hommes . L’évolution des techniques, qui a permis de passer pro-
gressivement du support papier à l’outil informatique, nous donne incontestablement des
moyens puissants non plus seulement en terme de représentation, mais dorénavant de re-
constitution : l’ajout de la troisième dimension permettra de mieux percevoir "le représentant
2
le plus prestigieux et le plus achevé des amphithéâtres" .
Une brève présentation du Colisée
Le Colisée est un amphithéâtre comme il en existait beaucoup dans l’Empire romain,
en tant que lieu de spectacle pour les combats entre gladiateurs (munera) ou avec des ani-
maux (uenationes). Rome n’a bénéficié que tardivement d’un amphithéâtre digne d’elle : les
travaux de construction ont commencé sous Vespasien en 71 ou 72 ap. J.C., l’inauguration
a eu lieu en 80 sous Titus. Le but d’une telle construction était de satisfaire les besoins ludi-
ques des Romains juste après la destruction de tous les édifices de spectacle lors de
l’incendie de 64 ap. J.C. (appelé communément "incendie de Néron"). Le Colisée tiendrait
d’ailleurs son nom de la proximité du colosse doré de Néron qui devait se sentir bien petit à
côté d’une telle majesté...
Réalisé par un architecte inconnu, l’amphithéâtre occupe une position centrale dans
la ville, au milieu d’une grande esplanade entre les collines du Caelius et du Palatin, dans le
prolongement du Forum républicain. A proximité, les casernes de gladiateurs, les hôpitaux et
les entrepôts liés aux spectacles constituent les ludi du Colisée.
Orienté sur son plus grand axe WNW-ESE, les dimensions du Colisée sont de
187,75 mètres de long sur 155,60 de large, pour environ 48,50 mètres de hauteur. Il est
constitué d’une façade de trois étages qui court le long d’une ellipse. Chaque étage est per-
cé de 80 arcades. Particularité de sa richesse architecturale, chaque niveau correspond à
un style ornemental : le rez-de-chaussée a des chapiteaux doriques, le premier étage des
*
CRESO, Université de Caen, Doctorant
1 Cf. E. Jeusset, Colisée et Circus Maximus : images et réalité, Mémoire de D.E.A., sous la direction d'E. De-
niaux, Université de Caen, 1995.23
chapiteaux ioniques, les deuxième et troisième des chapiteaux corinthiens. L’intérieur
(cauea) comprend des galeries annulaires et des escaliers pour circuler et permettre au pu-
blic de gagner les gradins. Ces gradins sont eux-mêmes divisés en trois niveaux (maenia-
na), un podium, deux grandes loges pour l’empereur et sa suite aux deux extrémités du petit
axe, avec une colonnade au sommet. Le sous-sol est plus tardif puisqu’il est incompatible
avec les naumachies (combats navals) : cages, trappes, machineries préparaient l’entrée
des bêtes sauvages et l’installation des décors. Il semble que la forme elliptique du bâtiment
permettait une meilleure adaptation entre une capacité élevée de spectateurs (jusqu’à plus
de 50 000) et un angle de vue satisfaisant sur tout point de l’arène où pouvait se dérouler un
combat.
Figure 11 : Plan du Colisée (Golvin)
Méthode de modélisation
Le Colisée avait déjà été modélisé dans le cadre d’un pré-projet avec IBM : la recons-
titution de la façade et des gradins faisait partie des éléments d’évaluation de l’utilisation par
l’équipe du Plan de Rome du logiciel d’architecture AES conçu par cette société. F. Tourni-
quet et D. Desfougères, de l’Ecole navale de Brest, ont d’ailleurs utilisé ce modèle pour
créer une animation du déploiement du velum et de son dispositif (cf. infra). Cependant, les
contraintes de temps, la spécificité de l’objectif, le manque d’informations au moment de la
réalisation, sont à la source d’erreurs de dimensions et de construction à différentes échel-
2 J. C. Golvin, L'amphitéâtre romain, Paris, CNRS, 1988.24
les, sans parler d’absence d’éléments ou de simplifications abusives.
Notre objectif est de proposer un modèle à la fois exact dans sa forme, dans la préci-
sion des mesures, et exhaustif à toutes les échelles, c’est-à-dire un amphithéâtre le plus
e
proche possible du Colisée du IV siècle ap. J.C., époque de référence de toute la reconsti-
tution virtuelle du Pôle " VILLE. Architecture, Urbanisme et Image virtuelle".
3
La modélisation sur AES consiste à créer dans un repère orthonormé des objets en
structure filaire, c’est-à-dire représentés à l’écran par des angles (nodes) et des arêtes (ed-
ges) : ces objets, totalement transparents, ne sont que des coquilles (car on ne représente
que ce qui peut être accessible à l’oeil). Les constructions réalisées seront par la suite
transférés sur d’autres logiciels - en l’occurrence 3DStudio et 3DSMAX - pour les habillages,
les éclairages et les animations. Toutes les constructions virtuelles réalisées, que ce soit à
l’échelle du détail du profil d’une base de colonne ou de celle d’un monument, peuvent être
corrigées de manière permanente : tout est modifiable, ce qui est pratique pour satisfaire
toute remise en cause.
Toutefois, il est impératif de ne pas sauter certaines étapes avant de procéder à une
reconstitution :
Recueillir le plus d’informations possible
Nous nous sommes volontairement détaché de la maquette du Plan de Rome car il
s’agit pour nous d’intégrer les hypothèses vérifiées après les années 1940 et a fortiori de
corriger les erreurs de P. Bigot : respecter la division en étages des gradins, la présence
d’une colonnade au sommet de la cavea, etc.
Nous avons utilisé, par ordre prioritaire :
J.C. Golvin, L’amphithéâtre romain, tomes 1 et 2, CNRS, 1988.
L.J. Duc, in Roma Antiqua, Envois des architectes français (1788-1924) - Forum, Colisée,
Palatin, Ecole Nationale Supérieure des Beaux-Arts, Paris, 1986, pp 258-291.
A.B. Desgodetz, Les édifices antiques de Rome dessinés et mesurés très exactement, Pa-
ris, 1682.
Nous avons cherché des informations plus générales ou très ponctuelles dans :
R. Luciani, Il Colosseo, Milano, De Agostini, 1993.
F. Coarelli, Guide archéologique de Rome, Paris, Hachette, 1994.
D. Desfougères et F. Tourniquet, Projet de fin d’études : simulation d’un montage complexe
en réalité virtuelle : le montage du velum sur le Colisée, Ecole navale de Brest, Pro-
motion 1994.
R. Graefe, Vela Erunt, Die Zeltdächer der römischen Theater und ähnlicher Anlagen, Mainz
3 Cf. Article de M. C. Davy, "La modélisation avec AES. L'exemple du temple de Vesta", p. 21.25
am Rhein, Verlag Philip von Zabern, 1979.
M.W. Jones, "Designing amphitheatres", in Mitteilungen des Deutschen Archeologischen
Instituts-Römische Abteilung, vol. 100, 1993, pp 391-442.
Confronter ces informations, les comparer
Faire le tri entre les renseignements et choisir entre telle ou telle version, telle ou telle
cote plutôt qu’une autre n’est pas la tâche la plus aisée. Ainsi avons-nous rencontré certai-
nes difficultés devant la diversité et les contradictions des informations ; cela a par exemple
été le cas pour les sections de mâts et les dimensions des corbeaux, ou encore les mesures
des fenêtres alternées de l’étage attique et même la taille de l’arène :
4
Desgodetz Ecole navale Graefe Duc
dimensions de la 0,40 m × 0,40 m 0,45 m × 0,55 m 0,444 m × 0,349 m
section des mâts
dimensions des 0,5606 m × 0,635 m 0,665 m × 0,723 m 0,65 m × 0,72 m
corbeaux
5 6
Golvin Desgodetz Duc
les petites 1,30 m × 0,90 m 1,296 m × 1,215 m 1,40 m × 1,25 m
fenêtres
les grandes 2,57 m × 1,72 m 2,626 m × 3,324 m 3,20 m × 2,476 m
fenêtres
(2,036 × 2,634) (2,64 × 1,916)
Luciani Golvin
arène 87.30 m × 54.30 m 79.35 m × 47.20 m
grande ellipse 188 m × 156 m 187.75 m × 155.60 m
Les mesures choisies (en gras dans les tableaux) l’ont été en fonction de l’évaluation
des documents, des concordances entre les sources, de vérifications sur des documents
photographiques, etc.
4 In Graefe, op. cit. p. 60.
5 In Golvin, op. cit. p. 179.26
En fait, cette étape est essentielle même si elle est sans doute la plus difficile à as-
sumer, car elle engendre nombre de remises en cause et on doit toujours avoir à l’esprit
qu’un choix ponctuel peut entraîner des modifications en cascade...
La modélisation proprement dite : avant tout, chercher des logiques de construction
Des logiques de construction sont indispensables pour créer avec le moins d’effort,
donc le moins de difficultés possible. En priorité, il faut repérer les symétries et les répéti-
tions, ce qui permet de se concentrer sur les seuls éléments reproductibles.
Figure 12 : Le quart de l’ellipse avec ses deux secteurs
A l’échelle du monument, nous travaillons sur un quart de l’ellipse : façades, cavea,
gradins sont symétriques, à l’exception de quelques escaliers, vomitoires et galeries. Ce-
pendant, nous avons divisé ce quart en deux secteurs (secteurs A et B) pour deux raisons
essentielles : les Romains n’ont pas créé d’ellipse proprement dite, mais un ovale à quatre
centres tracé au cordeau et dont les arcs ont été ajustés entre eux ; deuxième raison : cette
technique des quatre cercles est plus facilement applicable sur AES même si les ajuste-
ments impératifs ne permettent pas de garder des segments uniformes, d’où des travées -
élément vertical composé des quatre niveaux - qui seront de largeur différente entre les
deux secteurs A et B :
6 In Duc, planche 8.27
Golvin Duc, pl. 8 modélisation
largeur de travée à partir des grands cercles 6,74 m 6,76 m 6,7502 m
(secteur B)
largeur de travée à partir des petits cercles 6,74 m 6,76 m 6,7975 m
(secteur A)
Figure 13 : Un des éléments de la façade. Profil
Le principe général de construction de la façade est de copier 80 fois une travée sur
le périmètre de l’ellipse. Comme nous venons de le voir, ces travées se différencient selon le
secteur considéré (A ou B), et également suivant la présence de la petite et de la grande
fenêtre à l’étage attique. Au total donc, quatre travées différentes sont à copier, en utilisant
la technique des copies circulaires à partir des quatre centres. De plus, nous nous sommes
attachés à prendre en compte les lignes de fuites centripètes dans la modélisation des voû-
tes, vu que les dimensions raccourcissent plus on se dirige vers les centres de construction.28
Figure 14 : Les quatre centres du Colisée
Toujours sur un quart du monument, la même technique de copie sera employée
pour les gradins : il s’agit de reproduire en rotation le profil des dénivellations, et ensuite
d’installer escaliers et vomitoires en concordance avec les réseaux de la cavea.
Des retouches sont toujours indispensables pour ajouter ou modifier des éléments
qui échappent aux logiques de répétitions.
A l’occasion, quand on bénéficie de documents de bonne qualité, il est particulière-
ment utile de les scanner pour en récupérer les profils de corniches et de chapiteaux après
redressements et changements d’échelle. En l’occurrence, les planches de Desgodetz nous
ont été précieuses.
Figure 15 : Les gradins29
Remplir les "bibliothèques"
En plus d’une base de données potentielle, la création de bibliothèques permet à des
éléments les plus divers d’être enregistrés ("symboles") et réutilisés à un autre endroit,
même pour la construction d’un autre bâtiment ; par exemple, nous réutilisons souvent des
colonnes pour plusieurs bâtiments ou à défaut des profils, modifiables, de bases ou de cor-
niches.
Pour la façade du Colisée, cinq bibliothèques ont été créées :
amphifac1s0 : pour le niveau 1 (étage dorique),
amphifac2s0 : pour le niveau 2 (étage ionique),
amphifac3s0 : pour le niveau 3 (étage corinthien),
amphifac4s0 : pour le niveau 4 (attique),
amphi : bibliothèque générale où sont enregistrés les quatre types de travées, à partir de
laquelle ces dernières sont placées sur l’ellipse.
Des symboles de taille importante sont par exemple utilisés pour la construction des
premier et deuxième ambulacres (couloirs circulaires) du niveau 1 dans la cavea : chacun -
1Aamb1_2 et 1Bamb1_2 - comporte deux voûtes, des faces de piliers, des impostes, et sera
copié à partir des centres.
Figure 16 : Une des bibliothèques AES pour le Colisée30
A titre d’exemple, on peut voir la bibliothèque du niveau 2, amphifac2s0 ...
symboles en commun éléments "droits" secteur A secteur B
- 2dcorps 2Acorps 2Bcorps
2imppf - - -
- 2dimp 2Aimp 2Bimp
2archvpf - - -
2archv - - -
2basepf - - -
2base - - -
2fut - - -
2chapvolf - - -
2chap - - -
2corn1pf - - -
- 2dcorn1 2Acorn1 2Bcorn1
2chappilpf - - -
2chappil - - -
2corn2pf - - -
- 2dcorn2 2Acorn2 2Bcorn2
2corn3pf - - -
- 2dstyl 2Astyl 2Bstyl
2colentionic - - -
- 2dcolionic 2ABcolionic 2ABcolionic
- 2dionic 2Aionic 2Bionic
où, impostes (imp), archivoltes (archv), chapiteaux (chap), corniches (corn), etc, sont enre-
gistrés avec leur profil (pf).31
Des "bibliothèques" pour les niveaux de simplification
Les bibliothèques présentées précédemment contiennent des symboles non simplifiés
(simplification 0, s0). Ici, les détails des corniches, bases, chapiteaux ne seront visibles que
lors de prises de vue ou d’animations très rapprochées. Il ne sert à rien de garder cette ri-
chesse pour des vues générales et éloignées, d’autant plus que cela alourdirait exagéré-
ment les fichiers. Il sera donc nécessaire de multiplier les bibliothèques s0 par s1 et s2, cha-
cune correspondant à un niveau de simplification plus poussé.
Du projet à la réalisation :
Le travail de construction virtuelle sur matériel informatique, que ce soit pour le cas
du Colisée ou d’un autre monument de l’Antiquité romaine, permet de vérifier des hypothè-
ses architecturales, des méthodes de construction, etc.
Toutefois, force est de constater qu’on ne peut rendre un bâtiment intégralement
exact, qui calque à 100 % avec la réalité. Ainsi la modélisation n’a permis que de se rappro-
cher des valeurs réelles du Colisée :
Golvin Duc Modélisation
grand axe de l’arène 79,35 m 78,43 m 79,31 m
petit axe de l’arène 47,20 m 47,67 m
grand axe du monument 187,75 m 187,42 m
petit axe du monument 155,60 m 155,85 m
surface de l’arène (Sa) 2 943 m2 2 942,92 m2
surface totale (St) 22 951 m2 22 943,37 m2
grand axe / petit axe de l’arène 1,68 1,664
surface de la cavea (Sc=St-Sa) 20 007 m2 20 000 m2
arène/cavea (Sa/Sc) 14,7 % 14,7 %
périmètre extérieur 539,4 m 541,82 m
largeur de la cavea 54,20 m 54,10 mVous pouvez aussi lire
