Avec la collaboration de Yannick Labaune
Service archéologique de la ville d’Autun

Introduction

2La zone d’investigations, d’une centaine d’hectares, est située à l’extérieur de l’enceinte d’Autun – Augustodunum, capitale des Éduens à l’époque romaine. Elle se révèle extrêmement riche et son occupation s’inscrit résolument dans la longue durée. On y rencontre une vaste enceinte de plaine de l’époque néolithique (« Les Grands Champs ») et des indices d’occupation protohistoriques (Âge du Bronze et second Âge du Fer). Le site est surtout connu pour ses vestiges antiques et son complexe cultuel.

3Afin d’appréhender le complexe antique dans toute sa complexité et sa profondeur chronologique, une stratégie d’approche intégrée pluridisciplinaire a été privilégiée.

5Un sondage, d’une emprise de l’ordre de 600 m², a donc été implanté en périphérie orientale du quartier artisanal. Le choix de son emprise a été guidé par les résultats de la prospection magnétique de 2013, permettant de caractériser un bâtiment quadrangulaire, un ensemble de structures de combustion, ainsi que la voie limitant l’extension du quartier vers l’est.

1. La coroplastie à Augustodunum / Autun

10Le programme de recherche mené sur le secteur de la Genetoye entre 2013 et 2021a permis la découverte d’un important corpus de coroplastie. Ce dernier est constitué, à l’heure actuelle, de 1140 objets parmi lesquels nous trouvons 9 prototypes, 175 valves de moules et 956 figurines. Ces objets, pour une petite partie d’entre eux, sont issus d’espaces publics comme le temple, le théâtre, l’édifice thermal ou encore de secteurs proches du quartier artisanal. Mais la grande majorité d’entre eux provient des ateliers de potiers/coroplastes.

2. La chaîne opératoire de la coroplastie en Gaule romaine

16Dans un premier temps, l’artisan réalise un prototype, c’est-à-dire une figurine modelée. Elle sert de support à la conception des moules bivalves, c’est pourquoi sur ce type d’objets nous pouvons trouver une ligne en creux qui sert de démarcation entre les faces antérieure et postérieure.

17Pour la fabrication du moule, l’artisan appose de l’argile sur une face du prototype en débordant sur la ligne de séparation qui apparaît alors en relief dans la valve lors du démoulage. La valve est ensuite redécoupée suivant cette ligne afin de s’ajuster parfaitement à la valve opposée de la figurine. La seconde valve est confectionnée en suivant le même schéma opératoire ce qui fait que les valves ne sont pas jointives puisque réalisées l’une indépendamment de l’autre. Si un artisan est peu soigneux, il est possible de trouver des traces de cette démarcation dans les moules.

18Lorsque les moules sont cuits, l’artisan peut alors mouler les figurines. Il applique pour cela une plaque d’argile au fond de chaque valve en prenant soin de bien appuyer pour que tous les détails soient marqués. L’humidité rapidement absorbée par le moule rend possible l’extraction des deux coques qui sont ensuite assemblées. La jointure est lissée le plus soigneusement possible par le coroplaste.

3. La découverte d’un dépôt de valves de moules de figurines en 2014

20La fouille menée en 2014 sur le quartier d’artisans de la Genetoye a donc permis la découverte d’une grande quantité d’éléments en terre cuite blanche attestant d’une production de coroplastie alors inédite sur le site. Mais l’originalité de ce corpus tient avant tout à la présence d’un important lot de valves de moules.

21Localisés au sein d’un même bâtiment (bat. 1), trois fours de taille et de construction différentes F13, F14 et F16 rayonnent autour d’un unique praefurnium maçonné en briques et moellons (fig. 2). Un quatrième four (F60) de petites dimensions, enfoui plus profondément, a également été mis au jour dans l’angle sud du praefurnium. Les fours F16 et F60 ne présentent pas d’alandier et leur fonction demeure donc énigmatique. En revanche les fours F13 et F14 présentent un mode de construction plus traditionnel pour la production potière. Si la sole de F13 a été presque intégralement détruite et retrouvée fragmentée dans le comblement du four, celle de F14 est bien conservée. Les carneaux périphériques sont aménagés par un système de double paroi et quatre carneaux centraux, de diamètre variable, ont pu être identifiés. La morphologie très différente de ces quatre structures laisse entrevoir la possibilité de productions de nature très diverses pour cet atelier. L’ensemble du mobilier découvert lors de la fouille de ces structures permet de situer son abandon au début du iii^e s. apr. J.-C. C’est donc à la base des niveaux d’abandon de ces structures qu’un exceptionnel dépôt de 43 valves de moules de statuettes en terre cuite a été mis au jour, auxquelles on peut en ajouter au moins 12 autres découvertes dans le comblement de F13.

22Ce dépôt se trouvait dans une couche de terre cendreuse concentrée devant le gueulard du four F14 (fig. 2 et 3). La disposition des valves semble de prime abord aléatoire. Cependant la présence d’éléments emboîtés laisse entrevoir un agencement spécifique, voire une position primaire (étagère ?). De même, la présence de plusieurs objets complets et fonctionnels témoigne manifestement d’un abandon rapide de l’atelier, peut-être contemporain de sa destruction, vers le milieu du iii^e s. apr. J.-C.

24L’originalité du corpus découvert a permis de tester les perspectives offertes par l’utilisation de scanner 3D pour la mise en place de nouvelles méthodes d’études des productions coroplastiques. En plus de faciliter la mise en évidence de détails morphologiques fins, elle nous permet par exemple de documenter numériquement les processus de filiation entre générations de figurines par la technique du surmoulage.

4. Méthodologie de la numérisation 3D

4.1. Matériel mis en œuvre

25Les technologies 3D ont connu récemment un important développement. La diminution du coût des solutions matérielles, la simplification des logiciels et les facilités grandissantes de la formation des personnels à ces techniques ont permis leur adoption par les acteurs de la recherche archéologique, qui en font de plus en plus couramment usage. En vue de l’enregistrement et de l’étude métrologique de l’importante collection de figurines et de moules en terre cuite provenant des fouilles d’Autun, une méthodologie fondée sur l’utilisation des technologies 3D a pu être développée.

26La nécessité d’employer des modèles numériques rendant compte d’un maximum de détails a motivé l’utilisation d’un scanner métrologique haute précision plutôt que l’usage de la photogrammétrie, moins précise. L’ensemble des mesures a ainsi été produit grâce à un scanner à lumière structuré, financé par la région Franche-Comté en 2014 pour la plateforme technologique de la Maison des Sciences de l’Homme et de l’Environnement de Besançon (MSHE Ledoux, UAR 3124 CNRS). Il s’agit d’un système ATOS (Advanced Topographic Sensor), développé pour l’industrie automobile et l’aéronautique par la société GOM. Le modèle sélectionné dispose d’une précision d’environ 0,03 mm.

4.2. Déroulement des numérisations

27Avant chaque série de mesure, l’objet à numériser est recouvert, à espacement régulier, d’un ensemble de pastilles calibrées (à 0,4 mm). Ces dernières sont munies de colle non toxique, afin de ne pas endommager l’objet ou son revêtement. La figurine est placée sous le scanner autour d’échelles et de repères reconnus automatiquement par le système. Pour permettre la multiplication des mesures tout en limitant la manipulation des pièces archéologiques, l’objet est placé sur un plateau tournant tandis que le scanner est installé sur un bras articulé.

28Pendant la mesure, la tête de scanner projette sur l’objet des franges d’interférences lumineuses dont les déformations sont capturées par deux capteurs afin de calculer les reliefs de la surface mesurée (fig. 4). Il utilise des principes de triangulation, où chaque capteur digitalise les points observés en commun, dans un volume de mesure d’environ 5 cm³. À chaque mesure, le logiciel calcule en quelques secondes jusqu’à 2 millions de points. Pour chacune d’entre elles, le système vérifie le calibrage du système, l’immobilité de l’objet à mesurer et du capteur, ainsi que la stabilité de la lumière ambiante afin de garantir une fiabilité et une résolution locale élevée. La connexion à un ordinateur de bureau performant permet d’observer instantanément le résultat des mesures.

29Le logiciel recevant les données utilise les pastilles calibrées appliquées sur l’objet comme points de référence pour transformer automatiquement les surfaces numérisées dans un système de coordonnées global commun. L’utilisateur peut ainsi immédiatement vérifier la précision du recalage des enregistrements.

30La multiplication des enregistrements assure un important recouvrement entre les surfaces mesurées et permet de calculer un maillage tridimensionnel. Compte tenu du grand nombre de points enregistrés et de la précision souhaitée, une importante phase de nettoyage est nécessaire afin d’éliminer les mesures aberrantes. Cette dernière peut être partiellement automatisée.

5. Présentation des modèles obtenus

5.1. Problématique

32Les valves de moules de déesses-mères découvertes en 2014 dans l’atelier de la Genetoye, et plus largement à Autun, posent de nombreuses questions sur les séries iconographiques de ce thème et plus particulièrement sur l’existence éventuelle de filiations dues à des surmoulages.

33Si certains moules semblent proches les uns des autres au premier regard, une observation attentive des détails et des modelés met en évidence des différences dans la mise en forme de la coiffure, des plis du vêtement ou de la position des mains par rapport au bébé. Ce premier examen permet de regrouper les valves au sein de grandes séries. L’une d’elles, qui est au cœur de notre étude, contient dix valves. Une deuxième observation permet d’affiner l’analyse et de déceler des différences de qualité et de finesse dans les modelés. Certaines valves présentent des reliefs aplatis, voire quelquefois complètement effacés. Ces différences sont beaucoup plus marquées quand on observe les modèles 3D. Ces derniers ne sont pas texturés, ce qui facilite la lecture des reliefs. Pour une même zone des moules, on observe une différence assez nette de qualité (fig. 5). Parmi le corpus des objets de coroplastie numérisé, un seul fragment de figurine est associé à cette série iconographique.

34À partir de ces observations, nous pouvons constituer deux groupes de valves de moules. Le premier est composé de quatre individus 1314_11, 16,24 et 1205_10 (fig. 6). Les valves sont de grandes tailles, avec des modelés nets et précis. Le deuxième groupe est comporte six individus 1314_9, 10, 17, 27, 33 et 1205_7 (fig. 7). Les valves sont légèrement plus petites avec des modelés peu marqués, aplatis et parfois effacés. Nous émettons l’hypothèse que le premier groupe est une génération antérieure au deuxième groupe, voire la première génération de la série. Le deuxième groupe serait donc la deuxième génération. Les analyses 3D doivent pouvoir vérifier l’existence d’une filiation et le taux de rétraction entre les deux générations. Les analyses sont aussi menées entre la figurine 92_6_869 (fig. 8) et les deux groupes de moules afin de savoir de quelle génération elle est issue et quel est son taux de réduction.

5.2. Méthode du calcul du taux de réduction

35Pour calculer le taux de réduction entre deux générations de moules ainsi qu’entre les moules et la figurine, nous avons mis en place une méthodologie qui repose sur la comparaison de surface.

36La surface d’une valve de moule, supposée de la première génération, est importée dans le logiciel GOM Inspect. Elle sera notre surface de référence, appelée CAO dans le logiciel. On importe ensuite la surface d’une valve supposée de la seconde génération, qui sera comparée à la CAO, appelée maillage réel. Les deux surfaces sont rapprochées l’une de l’autre grâce à un alignement par 3 points. Ces derniers sont toujours pris, par souci de reproductibilité, au niveau des deux pouces de la déesse et du nez de l’enfant (fig. 9).

37On sélectionne ensuite l’intégralité de la surface à comparer et on effectue un second alignement avec la méthode du meilleur ajustement local. Lorsque le calcul est terminé, le logiciel nous donne un écart moyen entre le maillage réel et la CAO (fig. 10). On applique ensuite une homothétie de 1 % au maillage réel et on refait un calcul de meilleur ajustement local. On répète ces dernières opérations jusqu’à un agrandissement de 20 %.

38Pour les comparaisons entre les valves de moules et la figurine, nous appliquons la même méthode. Il faut toutefois inverser la surface des valves moules qui est en négatif alors que celle de la figurine est en positif. Pour cela, on sélectionne entièrement la surface CAO et on applique une inversion des normales. Les deux surfaces sont alors dans le même sens et peuvent être comparées.

39Pour visualiser les différences entre les deux surfaces, nous réalisons une comparaison de surface entre la CAO et le maillage réel. Le logiciel calcule la distance perpendiculaire de chaque point du maillage réel par rapport à la surface CAO. Cet écart est affiché sous forme de gradient de couleur sur la surface réelle (fig. 11).

5.3. Résultats

40Nous avons mené ces calculs pour toutes les valves de moules sélectionnées. À chacune des valves de 1^re génération a été comparée chaque valve de 2^e génération. Les écarts calculés par le logiciel sont entrés dans un tableur afin de produire une représentation en courbe de l’évolution de cet écart en fonction du pourcentage d’agrandissement du maillage réel. Pour une meilleure lisibilité du résultat, nous avons fait une moyenne cumulée de chaque écart à chaque pourcentage pour toutes les valves de deuxième génération par rapport aux valves de première génération. Ces résultats sont synthétisés sous la forme d’un graphique où chaque courbe correspond à une valve de moule de la première génération (fig. 12a).

41Les valves de seconde génération semblent être plus proches des valves 1314_11 et 24 que des valves 1314_16 et 1205_10. Toutefois, ces différences peuvent s’expliquer par le caractère lacunaire de ces dernières.

42Afin de mieux visualiser le pourcentage de rétraction entre ces valves, nous avons calculé la moyenne et la médiane des valeurs cumulées (fig. 12b).

43Ainsi, l’écart moyen le plus faible est obtenu en appliquant un agrandissement de 14 %. L’écart médian est quant à lui obtenu en appliquant un agrandissement de 13 %. Il y a donc une réduction en moyenne de 14 % entre deux générations de moules ce qui indiquerait une réduction d’environ 7 % entre un moule et sa figurine et de 7 % entre cette figurine et le surmoule.

44Cet écart est bien visible lorsqu’on réalise une comparaison de surface sur le réel (fig. 13). Dans cet exemple, nous comparons la valve 1314_9 (2^e génération) à la valve 1314_11 (1^re génération). Nous avons produit trois comparaisons à 0 %, 13 % et 20 % d’agrandissement du maillage réel. L’agrandissement à 13 % est celui qui donne l’écart moyen le plus faible entre les deux surfaces et le meilleur alignement, ce qui est visible avec la comparaison de surface. À 0 % et 20 % il y a beaucoup de valeurs extrêmes réparties de manière assez homogène sur l’ensemble du modèle. À 13 % des écarts sont encore visibles comme au niveau des épaules, du cou ou des bords de la coiffure, mais ils sont très probablement dus à des déformations causées par l’artisan lors du démoulage de la valve.

45Si nous pouvons établir qu’il existe une réduction de 14 % entre deux générations de moules, nous devons vérifier maintenant quel est le pourcentage de réduction entre les valves de moules et la figurine. Une première observation montre que la figurine est plus petite que les valves de 1^re génération mais plus grande que celle de 2^e génération, ce qui impliquerait qu’elle soit l’objet intermédiaire entre les deux générations. Pour les comparaisons avec les valves de la 1^re génération, la surface de la figurine est agrandie avec un pas de 1 % jusqu’à 16 % alors que pour les comparaisons avec la 2^e génération, ce sont les surfaces des moules qui sont agrandies.

46Comme pour les moules, les écarts obtenus sont entrés dans un tableur et on calcule les moyennes et les médianes (fig. 14a et b, 15a et b).

47Le fragment de figurine présente une réduction en moyenne de 8 % par rapport aux valves de la 1^re génération. Les valves de la 2^e génération présentent quant à elles une réduction en moyenne de 6 % par rapport à la figurine. Additionnés, ces deux pourcentages nous permettent de retrouver le pourcentage de rétractation calculé entre les deux générations de valves.

48Lors de la réalisation des comparaisons de surfaces, la manipulation des modèles 3D des valves de moules de la deuxième génération a permis d’observer un détail inédit. Il se présente sous la forme d’un relief linéaire en bordure de valve. Il est présent sous la même forme sur l’ensemble des valves (fig. 16). Habituellement, ce genre de défaut est observé sur des moules réalisés sur des prototypes et résulte du moulage de la ligne de démarcation. La présence de cette trace sur des valves issues d’un surmoulage nous apporte la preuve que l’artisan a retracé une ligne de séparation sur la figurine qui a servi de support. Toutefois, cette dernière a été placée trop près du décor et l’artisan a donc décidé de découper les valves un peu plus loin.

49Toutes ces observations ainsi que les calculs menés nous permettent aujourd’hui de présenter la chaîne opératoire de cette série iconographique avec les objets qui nous sont parvenus (fig. 17). Le prototype de cette série reste à l’heure actuelle inconnu comme les figurines de deuxième génération. Une seule figurine de première génération nous est parvenue. Cette série est donc principalement connue grâce à ces moules. Une meilleure connaissance des figurines ailleurs qu’à Autun nous permettrait certainement de compléter cette série.

6. Limites, perspectives et conclusion

50La mise en œuvre des technologies 3D, ayant permis la comparaison chiffrée des figurines du corpus coroplastique d’Autun, témoigne de l’intérêt de ce type d’approche. Les perspectives qu’elles offrent restent néanmoins encore limitées en raison de la faiblesse des corpus exploités. Si les comparaisons de surface menées dans le cadre de cette étude permettent de restituer deux générations de moules, le prototype ainsi que les figurines de deuxième génération continuent de faire défaut.

51La numérisation systématique de plus vastes corpus, avec pour point de départ par exemple, ceux de l’Allier, dont la proximité géographique autant que les similitudes stylistiques, permettraient certainement d’identifier des filiations plus étendues que celle mise en évidence sur les seuls ensembles d’Autun.

52Toutefois, et bien que les solutions techniques existent, la numérisation 3D de corpus massifs se heurte encore à plusieurs limites. Les temps de numérisation sont encore élevés particulièrement lorsque le niveau de résolution attendu est exigeant. Aucune norme nationale et encore moins internationale n’existe dans ce domaine. Comment peut-on espérer comparer deux modèles dont les degrés de précision ne sont pas similaires ni standardisés ? Ces démarches ne sont finalement engagées qu’au sein de quelques rares projets de recherche dont les moyens humains ne permettent jamais d’envisager l’analyse de corpus nationaux. Les résultats, certes concluants, se limitent souvent à de simples preuves de concept qui malgré leur efficience ne sont que très rarement poursuivies et encore plus rarement systématisées. L’accès aux équipements de numérisation demeure le privilège de quelques rares équipes de recherches et leur utilisation dans le cadre d’opérations d’archéologie préventive reste marginale ou cantonnée à des objets d’exception, très certainement en raison des difficultés de mise en œuvre sur des ensembles numériques importants (supérieurs à quelques centaines d’objets).

53De même, l’accès et la diffusion des modèles sont encore aujourd’hui trop ponctuels, voire anecdotiques. Si les solutions proposées par l’Infrastructure de Recherche Huma-Num et le Consortium 3D tendent à faire évoluer cette situation, le chemin à parcourir pour voir émerger de véritable plateforme dédiée à la diffusion de corpus massif de données 3D est encore long. La nécessité de définir des standards de format et de métadonnées validés par la communauté scientifique constitue aujourd’hui un des principaux enjeux autant qu’un véritable verrou.

54En revanche une fois ces aspects résolus, les perspectives offertes par l’accès à des corpus de plusieurs dizaines de milliers d’objets numérisés en 3D ouvriront alors des possibilités d’analyses encore mésestimées par l’exploitation des potentialités de modélisation et de classement (typologie) de jeux de données massifs (Big Data) via des méthodes d’apprentissage automatique des intelligences artificielles (Deep Learning/Machine Learning).

55Espérons que les quelques perspectives présentées ici, dans le cadre de cette étude, incitent et encouragent le développement et la systématisation de ces pratiques dans les années à venir.