• 1 MADELEINE Sophie & FLEURY Philippe, « Le “Plan de Rome” de Paul Bigot à l’université de Caen et son (...)
• 2 Pour un état des lieux général sur l’utilisation de l’image de synthèse dans les espaces de médiati (...)
• 3 http://www.unicaen.fr/cireve/

1Mettre la Rome antique sur tablette (in tabula) : dans quel but et avec quelle technologie ? Tel est l’objet de cet article. Il faut d’abord préciser que le mot « tablette » ne concerne à proprement parler que la première version de l’application Roma in tabula. Le concept général est de mettre à disposition d’un large public la maquette virtuelle de la Rome antique développée à l’université de Caen depuis 19941. Jusqu’en 2017, la maquette virtuelle n’était accessible « en direct » que dans les locaux du centre de recherche normand. Elle l’est à présent non seulement sur ce que l’on appelle des « tablettes tactiles », « tablettes électroniques » (ou simplement « tablettes ») mais aussi sur smartphones ou sur ordinateurs personnels. Le « Plan de Rome virtuel » de Caen utilise la réalité virtuelle au sens propre, c’est-à-dire que le modèle est « visitable » en totale interactivité et en temps réel. Jusqu’à ces dernières années, la réalité virtuelle était surtout connue du grand public par le jeu vidéo. Depuis quelque temps, elle touche les amateurs du patrimoine par l’intermédiaire des musées qui font appel à cette technologie pour renforcer leur attractivité2. L’université de Caen Normandie, pour sa part, utilise depuis longtemps la réalité virtuelle à des fins scientifiques et pédagogiques. Le domaine patrimonial, représenté par le projet « Plan de Rome virtuel » est à la fois le point de départ de cette intrusion du virtuel dans la recherche universitaire et un des secteurs centraux du Centre interdisciplinaire de réalité virtuelle caennais (Cireve)3. Nous exposons ici pourquoi nous avons choisi d’ouvrir cette recherche aux publics pluriels et comment l’application Roma in tabula permet d’accéder, au moins partiellement, au plan de Rome virtuel.

• 4 http://www.unicaen.fr/cireve/rome

2Depuis 1994, l’équipe « Plan de Rome » de l’université de Caen Normandie travaille à la création d’un modèle virtuel interactif complet de la Rome du IV^e siècle apr. J.-C.4 Si les cadres institutionnels ont évolué, jusqu’à l’état actuel où les réflexions sont menées au sein de l’Équipe de recherche sur les langues, les imaginaires et les sociétés (ERLIS - EA 4254), l’objectif est toujours resté le même au cours de ces vingt dernières années : circuler dans une ville entièrement restituée, à l’échelle 1, en intégrant un accès dynamique à la base de données justifiant les choix de restitution. Les plus sceptiques n’ont pas manqué de douter, en 1994 et durant quelques années ensuite, du succès d’une telle entreprise. Ils argumentaient sur l’immensité du travail scientifique à réaliser en amont de la production 3D et sur le fait qu’il n’existait pas de solution technique pour créer un tel modèle.

• 5 ROYO Manuel, Rome et l’architecte. Conception et esthétique du plan-relief de Paul Bigot, Caen, Pre (...)
• 6 http://www.mediatheque-patrimoine.culture.gouv.fr/pages/bases/palissy_cible.html

5Pourquoi donc cette équipe, atypique dans sa constitution même, s’est-elle lancée dans un projet aussi ambitieux ? Pourquoi restituer la Rome antique à l’université de Caen Normandie ? 1994 est l’année où le plan relief de Paul Bigot5 a été exposé au centre de la Maison de la recherche en sciences humaines. Il s’agit d’un envoi de Rome, créé entre 1900 et 1940 à la Villa Médicis puis à Paris et qui représente déjà une forme de 3D, même si le matériau choisi pour la création de la maquette la fige à une époque donnée, le IV^e siècle apr. J.-C. Si la maquette de Bigot6, de plus de 70 m², est un outil extraordinaire pour présenter au grand public ou à des élèves et étudiants ce qu’était la topographie de Rome pendant l’Antiquité tardive, elle présente trois difficultés.

• 7 LBERATI Anna Maria, « La rappresentazione di Roma antica nel plastico di Gismondi del Museo della c (...)

6La première est son échelle 1:400, qui rend difficile l’appréhension de la ville. Outre l’impossibilité d’entrer dans les monuments, un effort intellectuel est nécessaire pour visualiser les différents secteurs à l’échelle 1. Il faut également passer outre la teinte jaune orangée, par ailleurs esthétique, que Paul Bigot a choisie pour vernir le plâtre. L’effet est saisissant pour une vue globale de Rome et il remplit exactement l’objectif fixé par Bigot, à savoir visualiser une ville méditerranéenne au soleil couchant, lorsque toutes les couleurs se mêlent dans des tons chauds, mais en même temps, il gomme la polychromie des marbres dont nous savons qu’elle participait à la perception de la grandeur de Rome. La dernière difficulté, qui est certainement la plus importante, est que la maquette est classée monument historique au titre d’objet (1978) et qu’elle ne peut donc pas être modifiée. C’est certes une chance car elle cristallise l’état des connaissances sur Rome entre les deux guerres, époque des dernières mises à jour effectuées par Paul Bigot, mais elle fige aussi l’état des connaissances à un moment donné de l’histoire7. Sur certains points, la maquette est donc obsolète.

• 8 FLEURY Philippe, « Le plan de Rome de Paul Bigot. De la maquette en plâtre de Paul Bigot à la maque (...)
• 9 Fleury Philippe, MADELEINE Sophie & LEFÈVRE Nicolas, « Forum romanum: a 3D model for educational pu (...)

7Pour « corriger » ces difficultés, l’équipe caennaise a donc décidé de présenter, à côté de la maquette de Bigot, un modèle virtuel de la même ville à la même époque, mais qui serait à l’échelle 1, texturé et à jour des dernières découvertes ou réinterprétations des sources8. Dès le départ, la maquette virtuelle a été conçue pour être interactive, en lien avec la base de données présentant les sources primaires et leur interprétation. Il était également question dès l’origine du projet de rendre ce travail accessible gratuitement à tous9. C’est à ce dernier objectif de partage de la production que répond – pour la première fois à une si vaste échelle – l’application Roma in tabula.

• 10 Les applications sont disponibles en téléchargement gratuit sur le site internet du Plan de Rome : (...)

9L’utilisation de deux modes d’interaction et de visualisation au sein de la même application permet d’aborder de deux manières différentes les édifices romains restitués. L’élévation 3D en réalité augmentée offre un aperçu global et une vision élargie du monument, contrairement à la visite virtuelle interactive qui propose une immersion naturelle et réaliste. Dans sa version mobile, Roma in tabula regroupe les deux types de visualisation à travers huit monuments restitués (la curie julienne, le temple de Castor et Pollux, la basilique de Constantin, la basilique julienne, la basilique émilienne, le forum de la Paix, le mausolée d’Auguste et le mausolée d’Hadrien). L’application mobile, disponible sur périphériques Android, et la version disponible sur PC et Macintosh10 favorisent le partage des recherches du Plan de Rome à destination de publics pluriels.

• 11 AZUMA Ronald, « A survey of augmented reality », Presence. Teleoperators and virtual environments, (...)

10La réalité augmentée (ou « AR » pour « augmented reality ») est une notion souvent abstraite aux yeux du grand public. Pour en comprendre le principe, nous pouvons nous appuyer sur la définition de Ronald Azuma, chercheur à l’université de Caroline du Nord (États-Unis) qui définit la réalité augmentée comme « la combinaison du réel et du virtuel, de manière interactive (en temps réel) et en respectant la perspective11 ». Pour simplifier la définition, il déduit trois règles à respecter pour qu’un modèle soit visible en réalité augmentée :

• 12 Il s’agit de stratégies d’action culturelle centrées sur les situations d’échange et de rencontre e (...)

11Depuis quelques années, la réalité augmentée se démocratise et les domaines d’application sont de plus en plus variés : industrie, jeux vidéo, médecine, culture, navigation, etc. Roma in tabula se veut être une application de médiation culturelle12 et scientifique utilisant la réalité augmentée pour restituer virtuellement un bâtiment disparu au-dessus de son plan au sol [fig. 2]. C’est ce que l’on appelle une « détection par marqueur image ». Un marqueur est une image ou une illustration en deux dimensions servant de déclencheur et de point de repère pour le bon positionnement du modèle 3D. Pour assurer une bonne détection, il convient de prendre quelques précautions : les teintes doivent être variées et l’image doit à la fois être contrastée et présenter des détails.

• 13 https://www.unicaen.fr/cireve/rome/pdf/FlyerRomaInTabula.pdf

12Pour le grand public, cette technologie permet d’obtenir un aperçu global du monument disparu et de l’observer sous tous ses angles. Les détails architecturaux invisibles lors de l’immersion à échelle humaine peuvent ainsi être observés [fig. 1]. Des élèves pourront par exemple devenir acteurs de leurs découvertes en choisissant différents points de vue du bâtiment. Les plans permettant l’augmentation 3D du monument sont regroupés dans un livret disponible gratuitement sur le site internet du Plan de Rome13. Comme le montre la fig. 2, une double page est attribuée à chaque édifice :

• 14 FUCHS Philippe & Moreau Guillaume, Le Traité de la réalité virtuelle, vol. 1, Fondements et interfa (...)

14Avant de parler de visite virtuelle 3D interactive, il semble pertinent de définir ce qu’est la réalité virtuelle. La réalité virtuelle (ou « VR » pour « virtual reality ») est un « domaine scientifique et technique exploitant l’informatique et des interfaces comportementales en vue de simuler dans un monde virtuel le comportement d’entités 3D, qui sont en interaction en temps réel entre elles et avec un ou des utilisateurs en immersion pseudo-naturelle par l’intermédiaire de canaux sensori-moteurs14 ».

• 15 Le lancer de rayon, en anglais « raytracing », est une technique de calcul d’optique par ordinateur (...)
• 16 Les algorithmes d’illumination globale (dit souvent « GI » pour « global illumination ») – utilisés (...)
• 17 Le choix s’est porté sur le jour du solstice d’été, où le soleil éclaire la capitale de son point l (...)

15La création de l’environnement propice à l’exploration de l’utilisateur doit se faire selon les règles et les exigences de la 3D temps réel. La 3D temps réel s’oppose à la 3D précalculée par son rendu de données immédiat. Pour gagner en fluidité lors de l’immersion, la modélisation nécessite la création d’un maillage adapté : le nombre de triangles doit être en adéquation avec la carte graphique utilisée. Le calcul des éclairages réalistes nécessite, dans la plupart des cas, des algorithmes coûteux en ressources informatiques tels le raytracing15 et l’illumination globale16. C’est pourquoi, pour optimiser la scène, il convient de réaliser un précalcul des éclairages appelé aussi « lightmapping ». Pour simuler l’illumination de l’environnement et la position du soleil, la date retenue pour Roma in tabula est le 21 juin, plus précisément à 15h17.

• 18 L’avatar virtuel est restitué avec une vue à la première personne (ou vue subjective). Cela désigne (...)
• 19 Une étude menée sur des ossements retrouvés à Pompéi montre que l’homme romain moyen mesurait, au i(...)
• 20 Le joystick de gauche permet le déplacement de l’utilisateur, celui de droite son orientation.
• 21 Le gyroscope est un instrument fondé sur le principe de la conservation du mouvement angulaire. Il (...)

16Si la réalité augmentée permet d’obtenir un aperçu global du bâtiment disparu, la visite virtuelle 3D interactive immerge l’utilisateur à échelle humaine, et lui propose de découvrir l’urbanisme et l’architecture de Rome au IV^e siècle apr. J.-C. Pour naviguer au sein du monument restitué par les chercheurs, un avatar virtuel18 de 1,65 m19 est dirigé à l’aide de deux joysticks virtuels20 [fig. 3]. L’utilisateur devient alors maître de sa visite. Lorsqu’un périphérique est compatible, la navigation peut être réalisée à l’aide du gyroscope21 en orientant la tablette ou le smartphone dans la direction voulue [fig. 4]. Comme dans la réalité, le visiteur virtuel est soumis aux collisions et à la gravité : le sentiment d’immersion est alors augmenté. À l’instar du mode « réalité augmentée », l’accès aux documentations synthétisant les sources primaires et leur interprétation est présent à divers endroits du modèle.

• 22 NICOLLE Jerôme, « Les automates dans l’Antiquité : sources, fonction et restitution virtuelle », th (...)
• 23 HMD est l’acronyme de « Head Mounted Display », il s’agit d’un casque immersif de type HTC Vive ou (...)

18L’interaction avec le modèle, autre axe important de recherche, n’est pour l’instant que limitée puisque réservée à l’accès aux documentations justifiant les choix de restitution. Un travail de thèse est entrepris pour fournir une méthode de reconnaissance de gestes qui permettra à l’utilisateur d’être immergé et de naviguer au sein du modèle 3D pour interagir avec son environnement de manière naturelle et fluide22. Armé d’un HMD23 et d’une combinaison de capture de mouvement, le visiteur aura la possibilité de réaliser certains gestes courants du quotidien tels qu’ouvrir une porte, prendre un objet, s’asseoir sur une chaise, etc. L’intégration de tous ces éléments dans la maquette virtuelle aura pour conséquence de procurer une immersion plus importante et de permettre aux chercheurs d’émettre de nouvelles hypothèses de restitution qu’il était jusqu’alors impossible d’expérimenter.