1. Introduction : photographie et image, l’image de la photographie en archéologie

1L’image et la photographie des monuments est aujourd’hui abondante, en libre accès et omniprésente sur les réseaux sociaux. Les fonds anciens sont de plus en plus numérisés et accessibles en ligne4. Les initiatives collaboratives de collecte et de diffusion des images sont importantes et montrent l’intérêt que portent les personnes sur le patrimoine, sa sauvegarde et son accessibilité5. En témoigne le nombre croissant de restitutions 3D de monuments détruits, ou détériorés, réalisées à partir d’images en ligne6. Pour le chercheur qui s’intéresse aux édifices, l’appareil photo fait la plupart du temps partie du voyage. La facilité d’acquisition du numérique et son stockage dématérialisé permettent des couvertures systématiques des monuments, mais posent néanmoins d’autres questions à court terme - stockage - mais surtout sur le long terme - compatibilité des formats de fichier.

La photographie, qui, chaque jour prend un rôle plus sérieux dans les études scientifiques, semble être venue à point pour aider à ce grand travail de restauration des anciens édifices, dont l’Europe entière se préoccupe aujourd’hui. […] Elle présente cet avantage de dresser des procès-verbaux irrécusables et des documents que l’on peut sans cesse consulter […] car bien souvent on découvre sur une épreuve ce que l’on n’avait pas aperçu sur le monument lui-même (E. Viollet-le-Duc, Dictionnaire raisonné de l’architecture française du XI^e au XVI^e siècle, volume 8, 1866, p. 33).

2Cette citation d’Eugène Viollet-le-Duc illustre parfaitement ce à quoi sont rattachées l’image et la photographie monumentale. Nous n’avons jamais eu autant d’images d’édifice et celles-ci sont souvent conçues uniquement comme une sauvegarde : témoignage de l’état de l’édifice, de l’information, ou encore d’une observation. Mais, cette citation montre également l’intérêt que peut avoir l’outil photographique et la prise d’image en termes de découverte archéologique et d’observation scientifique. Pourtant, aujourd’hui, la photographie reste souvent sous exploitée dans les possibilités d’acquisition d’imagerie qu’elle permet et est reléguée à une conservation de l’observation. En effet, si elle est bien souvent perçue comme une image et une sauvegarde, elle l’est rarement comme un outil, mis à part en ce qui concerne la photogrammétrie.

2. La photographie : une instrumentation portable polyvalente

3Il est un constat simple aujourd’hui : l’appareil photo numérique est aujourd’hui quasi-exclusivement associé en archéologie à la photogrammétrie. En effet, la grande majorité des recherches méthodologiques concernant l’imagerie et la photographie, réalisées en archéologie, porte sur la photogrammétrie : de l’acquisition au traitement des données et à la création de modèles 3D7. Le nombre de publication, de journées d’études8, d’exemples d’application et de structures privées ou publics consacrés à ce domaine parle de lui-même. La photogrammétrie devient une technique de relevé de plus en plus employée en routine par de nombreuses personnes, et la communauté possède maintenant un certain recul sur son utilisation, les possibilités qu’elle offre et les limites de la méthode9.

4Cet article n’a pas pour but de traiter de la photogrammétrie, pour cela on peut se référer aux autres articles de ce colloque. Toutefois, nous ferons un rapide état des lieux, non exhaustif, des recherches et développements d’applications, de protocoles, d’appareillages et de solution logiciel en photographie et imagerie portable menées en archéologie et plus globalement dans le domaine du patrimoine. L’objectif est de montrer comment avec peu de matériel, nous pouvons améliorer notre perception d’un édifice. Nous aborderons ici différentes possibilités d’observation et d’enregistrement apportées par la photographie sur un édifice à travers certains exemples d'applications facile à mettre en œuvre et parfois méconnus. Sans être exhaustif, cet article propose une réflexion sur une pratique relativement nouvelle dans une approche globale d’archéologie du bâti.

5En effet, l’appareil photographique numérique est le premier outil et la première technique d’observation basée sur des principes physiques que nous utilisons : la captation des rayonnements visibles et invisibles émis par des sources naturelles ou artificielles. De fait, c’est un outil puissant et sous-estimé : dans chaque boitier réflex se cache une instrumentation portable polyvalente. Cette dernière demeure polyvalente à la fois par son échelle d’acquisition (photographies d’ensemble à la macro et microphotographie aux détails micrométriques) qu’à travers l’étendue des rayonnements qu’elle peut enregistrer. Outre le domaine du visible, un appareil photographique numérique permet l’obtention d’images sous infrarouge, sous ultraviolet ou encore de réaliser de l’imagerie multispectrale. Ces techniques ont largement fait leurs preuves dans le domaine de l’art et de la conservation - restauration10, mais elles sont pourtant peu utilisées dans le cadre des études du bâti et par ses acteurs, excepté pour le cas particulier des peintures murales11. Les travaux menés sous la direction d’Hélène Dessales à Pompéi font figure d’exception puisqu’une grande partie des techniques présentées dans cet article sont employées pour l’étude des inscriptions et graffitis12. Il est d’autant plus étonnant que ces techniques ne soient pas plus utilisées alors que nous sommes souvent confrontés à de nombreuses contraintes d’observation : mauvaise luminosité, dégradation, humidité, moisissure, mauvais état de conservation des parements, badigeons et enduits, etc. De plus, cela ne nécessite que peu d’équipements, des outils et du matériel portable facile à acquérir avec un coût relativement abordable et simple à utiliser, voire se limitant à un seul et unique appareil photo.

3. Photographier dans le visible

3.1. Lumière rasante et imagerie de transformation par réflectivité (Reflectance Transformation Imaging, RTI)

6De manière empirique, l’observation des murs, parements ou surfaces des maçonneries et de leurs stigmates (traces d’outils, graffitis, marques lapidaires, tracés, inscriptions) débute par des jeux d’éclairage (angle et intensité) afin de tenter de révéler ces indices parfois difficiles à discerner (fig. 2). La photographie en lumière rasante est aujourd’hui ce qui est le plus simple pour identifier, documenter et illustrer ces indices, parfois ténus, et ce dans la totalité du patrimoine, qu’il soit bâti ou matériel. Mais depuis quelques années, de cette pratique empirique a été développé un procédé technique reproductible et facile à mettre en place nommé Reflectance Transformation Imaging (RTI). Deux logiciels libres sont nécessaires : RTIbuilder et RTIviewer. Le premier sert à construire l’image et à acquérir les données et le second à les visualiser.

7Le procédé a été notamment mis en place et employé par Jeanne Capelle dans l’étude de tracés et d’inscriptions observés sur des maçonneries antiques13, ou encore dans le cadre d’études de graffitis à Pompéi14. Cette technique d’observation et d’enregistrement a l’avantage de pouvoir documenter une zone donnée, afin de pouvoir y constater ou non la présence d’éléments et de tracés qui n’ont pas pu être identifiés sur le terrain. Cela se révèle particulièrement utile dans le cadre de l’enregistrement de zones comprenant de nombreux graffitis et inscriptions, voire des tracés de grande taille dont il est difficile d’avoir une vue d’ensemble sur le terrain, et ce d’autant plus lorsque l’on procède dans des conditions d’observations compliquées. À titre d’exemple, nous avons employé cette technique pour enregistrer certains tracés préparatoires de mise en œuvre observés sur les faces supérieures des tailloirs de l’église Saint-Eutrope de Saintes. Au-delà d’une application adaptée au bâti, à l’observation et à l’enregistrement de stigmates ténus, parfois dégradés, en partie visibles sur les parements, la RTI est employée dans de nombreux domaines. Elle est notamment mise en œuvre pour l’observation du mobilier archéologique et d’œuvres d’art avec des dispositifs développés pour l’étude des monnaies et des céramiques par exemple15.

3.2. Macro et Microphotographie

8Dans certains cas, il n’est pas possible de réaliser des prélèvements de matériaux de construction, d’enduits et de peintures murales : soit par manque de moyens, soit par la nécessité de ne pas endommager l’objet d’étude. Il est cependant possible de réaliser, in situ, des acquisitions d’images à l’échelle 1:1 et à l’échelle microscopique, à partir d’un appareil photo numérique.

9C’est un moyen efficace d’enregistrer l’information et d’avoir une image des matériaux et des liants architecturaux, allant d’une vue générale à quelques centaines de microns (fig. 3 et 4). Nous pouvons employer ces images acquises à différentes échelles d’observation pour l’étude de traces d’outils, de graffitis, de peintures murales ou d’autres éléments et les coupler grâce à des traitements logiciels 3D, réflectance, montage etc.

10Pour l’obtention des clichés microphotographiques, un appareil Canon EOS 750D est employé avec un objectif reflex Tamron SP 70-300 mm f/4-5,6 Di VC USD (mais un simple tube peut suffire). Le tout est surmonté, à l’aide d’une bague adaptatrice M42/RMS, d’objectifs de microscope semi-apochromatique. Ces outils ont déjà été mis en place dans le cadre d’études tracéologiques réalisées par Hugues Plisson16, ou dans des grottes ornées, là où les prélèvements sont limités voire impossibles. Cet équipement est facile à mettre en place et permet de remplacer un microscope de paillasse avec l’avantage d’être mobile. La principale contrainte réside donc dans la nécessité d’avoir un pied photo stable, un rail mobile de bonne qualité et si possible un déclencheur extérieur physique ou via wifi afin de limiter les vibrations pouvant dégrader l’acquisition d’image.

11La photographie nécessite un apprentissage et des expérimentations afin d’apprendre à l’utiliser, comme toute autre technique d’analyse. Aujourd’hui, de nouveaux équipements, clé en main et faciles d’utilisation, sont vendus aux laboratoires pour des sommes importantes et la plupart du temps pour des résultats de moins bonne qualité qu’avec un simple appareil photo numérique.

3.3. Fluorescence UV

12Le principe repose sur l’exposition à une lumière UV d’une surface qui va réémettre ou non de la lumière : c’est la fluorescence. Cette méthode d’observation est largement employée dans le cadre de la conservation - restauration des œuvres artistiques afin d’y déceler les repeints17 ou la présence de certains pigments18 etc. Concrètement, pour réaliser ces observations, il est nécessaire de posséder, en plus d’un appareil photo, une source de rayonnement UV (un spot ou une lampe) et d’avoir des lunettes de protection anti-UV. Pour prendre des clichés, il est également conseillé de les réaliser dans un espace suffisamment sombre ou lorsqu’il fait nuit par exemple. Dans le cas des applications de la méthode aux peintures murales, il est à noter que nous pouvons ainsi distinguer certains pigments et liants employés émettant une fluorescence différente. C’est également un moyen efficace d’observer rapidement les restaurations et les reprises des enduits comme l’illustre la figure 5. Il est possible d’aller au-delà et d’observer l’ensemble des parements sous UV, on y remarque alors également les différentes pierres utilisées et les éventuelles restaurations comme celles des chapiteaux de l’église basse de Saint-Eutrope (Saintes, 17) (fig. 6). Les joints et types de liants utilisés sont aussi discernables ; en cela cette méthodologie constitue donc un moyen supplémentaire pour réaliser des études préliminaires de mortiers et d’enduits avant d’envisager d’éventuels prélèvements. De ce premier travail comparatif et d’observation, il sera nécessaire d’approfondir les éléments dont la fluorescence est singulière. Cette technique peut également être intéressante pour l’examen, le diagnostic du bâti et de l’état de conservation des matériaux. Cela peut s’intégrer parfaitement dans une étude globale, en tant qu’outil d’observation aidant à la fois les archéologues, les architectes et les conservateurs - restaurateurs du patrimoine.

4. Photographier dans l’invisible (dans l’IR et UV)

13Les appareils photo numériques actuels ont des capteurs capables d’enregistrer et de capter les rayonnements UV et infrarouge entre 300 et 1000 nm. Cependant, pour que ceux-ci soient utilisables et permettent de bons résultats dans le visible, des filtres sont employés dans le but de réduire les rayonnements UV et IR. Afin de pouvoir utiliser l’ensemble du spectre il faut donc transformer l’appareil en le défiltrant. Plusieurs sociétés et ateliers en France et à l’international proposent ce service. Dans le cadre de cet article, nous avons utilisé un Nikon 3100d défiltré complètement. Muni d’un objectif Nikon 18-55 MM AF-S Nikkor 1:3.5-5.6G DX VR, nous avons utilisé des filtres laissant passer seulement les rayonnements IR Neewer à 750, 850 et 950 nm, ainsi qu’un filtre UV.

4.1. Photographie UV

14C’est la technique qui demande le plus d’équipement. Travailler avec les ultra-violets nécessite des projecteurs et des lampes UV. De plus, il est important de prendre quelques précautions, le rayonnement UV implique le port de lunettes de protection adaptées. Au-delà de la caméra défiltrée, il faut au moins deux filtres : un filtre bloquant le visible et laissant passer les UV et IR, puis un filtre bloquant les infrarouges.

15Les travaux d’Antonio Consentino montrent l’intérêt de l’observation UV, notamment pour les repeints19. Cette application pourrait très bien être employée pour l’examen des peintures murales, encore plus dans le cadre d’ensembles fortement transformés, et restaurés. Étant donné que l’UV permet une observation accentuée des états de surface, une des applications possibles serait justement de prendre des clichés des parements et zones avec des traces et tracés sur le parement, en pierre ou enduit, afin de mettre en exergue la topographie de surface. Dans le domaine de l’art, c’est justement souvent employé pour comprendre et appréhender les vernis et leur état20, et ainsi voir le réseau de craquelure par exemple.

4.2. Photographie Infrarouge (IR)

16Avec un appareil photo modifié, il est possible de réaliser des acquisitions théoriques dans l’infrarouge entre 700 et 1200 nm. D’un point de vue de l’équipement, il est conseillé d’avoir une source de rayonnement IR (un simple projecteur halogène de chantier suffi) ainsi qu’un trépied, les temps d’exposition rendent rarement possible la prise de vue à main levée. S’il n’est pas possible d’avoir accès à une source artificielle de lumière, alors la lumière naturelle pourra suffire (même s’il faudra rallonger le temps d’exposition pour prendre la photographie). La photographie sous IR est peu contraignante et apporte des informations instantanément en examinant les zones désirées avec un appareil photo disposant d’un mode « live view ».

17Cela est en particulier intéressant dans le cadre d’étude de peintures murales, et d’inscriptions particulièrement altérées ou légèrement recouvertes les rendant difficilement perceptibles à l’œil nu (fig. 7). Cela permet ainsi de faire fi des conditions particulières de conservation, de dégradation et d’altération des parements. C’est parfaitement adapté pour visualiser des ensembles de peintures murales très altérées. En effet, les tracés et les contours des figures apparaissent alors plus nettement. L’acquisition en infrarouge permet également de mettre en exergue les tracés réalisés au carbone et graphite, cela s’avère un outil intéressant pour l’étude et l’enregistrement des épures d’architecture.

18Encore une fois, d’un point de vue général, la technique est largement employée dans le cadre de la conservation – restauration, notamment dans l’étude des peintures et tableaux pour l’identification des tracés préparatoires et la détermination de certains pigments21. Somme toute, l’observation infrarouge peut être élargie à l’ensemble du matériel archéologique et muséal auquel nous pouvons être confronté (fig. 8).

19Enfin, pour aller plus loin, il est possible de réaliser de la réflectographie infrarouge (de 1000 à 2500 nm22), mais cela nécessite un équipement spécifique, une caméra, qui constitue un coût plus important, à l’inverse d’un appareil photo numérique modifié qui constitue un équipement peu cher et plus facile à acquérir.

5. Pour une identification in situ des pigments

20Pour l’étude des peintures murales et l’identification des pigments employés, l’une des techniques analytiques développée depuis quelques années est l’imagerie hyperspectrale. Ce type de méthode permet une première approche des matériaux de manière totalement non invasive, sans prélèvement ni contact avec l’œuvre. Le système d’imagerie hyperspectrale est composé d’une source lumineuse et d’une caméra comprenant un spectrographe permettant la décomposition de la lumière en ses différentes composantes. L’un des appareils portables utilisé lors de cette étude est une caméra hyperspectrale dans le Visible et Proche Infrarouge (HSI VNIR : Visible near infrared) (fig. 1). La caméra IQ, commercialisée et développée par la société SPECIM (Finlande) a été acquise en 2019 par l’IRAMAT-CRP2A (Université Bordeaux Montaigne, UMR 5060 CNRS)23. Cet équipement a l’avantage d’être très léger (1,3 kg), de la taille d’un appareil photo reflex, ce qui le rend facilement utilisable sur le terrain (fig. 9). Un autre avantage de cette technique est qu’elle combine à la fois l’imagerie et la spectroscopie. Ce système analytique comprend une source lumineuse, une caméra hyperspectrale et un spectrographe (dont le rôle est de séparer la lumière en ses différentes composantes – elles-mêmes associées à différentes longueurs d’onde). L’imagerie hyperspectrale consiste à acquérir des informations spatiales et spectrales sur un objet : à chaque pixel de l’image, un spectre de réflectance de la lumière est mesuré de manière continue avec une résolution de 7 nm (dans la gamme spectrale large de 400 à 1000 nm). La caméra capture une image 2D, dont la résolution est de 512 × 512 pixels (taille de pixel : 17,58 × 17,58 μm). En ce qui concerne la source lumineuse utilisée, il s’agit d’un éclairage halogène qui couvre la totalité de la plage spectrale concernée. La distance de travail minimale est de 15 cm. Le cube de données acquis durant les analyses est traité grâce au logiciel ENVI 5.2 (Harris Geospatial). Il est possible de sélectionner les images à des longueurs d’ondes spécifiques et de les combiner afin de former une image composite RVB en les plaçant dans trois canaux de couleur rouge (R=670 nm), vert (V=550 nm) et bleu (B=448 nm). De la même façon, on peut également créer des images composites infrarouge en fausses couleurs (IRFC) en décalant les trois longueurs d’onde utilisées pour générer l’image (R→900 nm ; V→650 nm ; B→550 nm)24. Parallèlement, aux images générées, l'identification de la signature spectrale (ou spectre de réflectance) de chaque zone colorée permet, par comparaison à une base de données d’échantillons connus, d’identifier les pigments qui ont été employés25.

21Les données obtenues peuvent permettre de mettre en évidence les zones restaurées des zones picturales originales sans même avoir recours à des prélèvements ou des méthodes analytiques plus lourdes. Pour exemple, l’étude d’un des panneaux du dortoir de Trizay présente des restaurations qui sont mieux visibles sur l’image en IRFC du panneau. En effet, on observe sur l’image IRFC deux teintes différentes pour la zone verte de l’image RVB (fig. 10). D’après les observations macroscopiques, la zone rose correspond à la restauration hachurée de la zone verte alors que la zone bleue coïncide avec le pigment original.

22Outre l’interprétation de l’imagerie qui peut apporter de nombreuses informations, l’interprétation des spectres de réflectance dans la gamme spectrale du visible permet l’identification d’un certain nombre de pigments. La figure 11a présente un exemple tiré de l’étude des peintures murales du prieuré Saint-Jean-l’Évangéliste à Trizay (Charente-Maritime). Les spectres de réflectance présentés figure 11b permettent, par comparaison avec une base de données, l’identification des pigments employés pour le vert (vert au cuivre), pour le jaune et le rouge (des ocres)26.

23Il existe un moyen moins cher, ne nécessitant pas de nouvel équipement pour réaliser ce type analyse : l’imagerie multispectrale27. L’équipement multispectral permet l’acquisition non pas du spectre en continu comme l’hyperspectral, mais de bandes discrètes du spectre (par l’ajout de filtres sur l’appareil photo). Outre l’avantage d’être plus abordable, un autre avantage non négligeable de cette technique est la meilleure résolution des images obtenues.

6. Conclusion et perspectives

24L’objectif de cet article est de présenter des solutions simples et polyvalentes d’acquisition d’images pouvant s’appliquer à l’étude monumentale et à ses conditions parfois difficiles. Sans que les techniques d’observation traitées soient une solution à toutes nos réponses, cela permet néanmoins d’explorer le monument dans l’entièreté de ce qu’il a à nous dévoiler, que cela soit visible ou invisible à notre œil. Le fait de n’employer qu’un appareil photographique numérique, pour réaliser des observations à diverses échelles et à travers différentes longueurs d’ondes, peut permettre l’autonomie des chercheurs, qu’ils soient étudiants, universitaires, en collectivité territoriale, dans le privé ou amateurs. Les exemples présentés précédemment ne sont pas exhaustifs et ne sont que des possibilités parmi d’autres, l’objectif étant de présenter le matériel utilisé, les conditions et modalités d’application afin de susciter un intérêt au sein de la communauté. Cela peut également être une première approche pour des équipes et institutions de s’équiper, avant d’aller vers des équipements et techniques d’analyse plus importants tel que les caméras thermiques28 et hyperspectrales, la réflectographie IR, etc.