Les scientifiques du CNRC contribuent à élucider les mystères de la Joconde

Depuis cinq siècles, elle alimente d'innombrables spéculations qui relèvent parfois du réel, parfois de la fiction – de la magie de ses yeux, qui paraissent suivre constamment celui qui la contemple, à son sourire énigmatique, en passant par le Code da Vinci, best-seller de l'écrivain Dan Brown. À présent, des chercheurs du CNRC utilisant un système à balayage laser sophistiqué en couleurs et en trois dimensions ont réussi à percer les secrets du tableau le plus célèbre au monde.

Chemin faisant, ces scientifiques n'ont pas fait que nous aider à préserver et à mieux comprendre un trésor culturel. Ils ont perfectionné une technologie qui rend l'exploration de l'espace plus sécuritaire, qui a permis aux constructeurs d'automobiles de fabriquer des moteurs avec la précision du micron (une épaisseur 10 à 20 fois plus fine que celle d'un cheveu humain), qui nourrit les productions hollywoodiennes reposant sur le cinéma d'animation d'avant-garde et qui pourrait un jour faire entrer l'imagerie laser tridimensionnelle en couleurs dans votre salon.

L'équipe de 11 chercheurs de l'Institut de technologie de l'information du CNRC (ITI-CNRC) est la seule d'Amérique du Nord à participer à une étude sur la Joconde qui servira de point de référence. Le projet, organisé par le Centre de recherche et de restauration des musées de France (C2RMF) et auquel concourent plus de 30 scientifiques, fait appel à une technologie d'imagerie très pointue pour établir l'état de conservation du tableau. Le groupe de l'ITI-CNRC a reçu pour mission de réaliser le premier modèle numérique 3D à haute résolution du chef-d'oeuvre d'une qualité suffisante pour avoir une valeur d'archives. L'étude nous informe également au sujet de la technique encore inégalée de Léonard de Vinci, le sfumato (lire l'encadré).

Percer le secret du sfumato de Léonard de Vinci

Léonard de Vinci avait baptisé sa technique le sfumato, du terme italien signifiant fumée. Malheureusement, les secrets de cette technique telle qu'il l'a employée pour peindre la Joconde se sont perdus dans les brumes du temps.

Grâce à la technologie de numérisation laser 3D couleur à haute résolution mise au point à l'ITI-CNRC, le relief engendré par les coups de pinceau sur une toile prend la forme de vaguelettes ridant la mer.

« La surface de la Joconde ne révèle aucun des coups de pinceau, déplore John Taylor. La couche de pigment est extrêmement mince et uniforme. Pourtant on distingue très bien les détails, les boucles de cheveux, par exemple. La technique du maître ne ressemble donc à aucune autre. Léonard de Vinci est un cas à part. »

Alors, comment a-t-il réalisé son chef-d'oeuvre? M. Taylor n'a découvert aucune empreinte digitale, même si l'on pense que le maître pourrait l'avoir peint avec les doigts, comme il l'a fait à d'autres occasions. Les experts savent que la technique du sfumato suppose la superposition de couches de couleur translucides pour rendre l'impression de profondeur, de volume, de forme et de zones plus claires ou plus sombres.

« La numérisation montre que les espaces sombres tels les yeux sont effectivement plus épais, signe qu'ils consistent en une accumulation de minces couches de glacis », explique François Blais, un scientifique de l'ITI-CNRC.

Néanmoins, la façon dont ce maître de la Renaissance a appliqué les couches de pigment et d'huile demeure un mystère. À présent, l'équipe de l'ITI-CNRC analyse des répliques spéciales de sfumato sur bois afin de mieux comprendre l'interaction entre la numérisation 3D au laser et le matériau, dans l'espoir qu'on finira un jour par déchiffrer le code du sfumato de Vinci.

Il aura fallu 25 ans pour que la technologie du laser 3D couleur exclusive à l'ITI-CNRC passe du simple concept – jeté sur papier par le chercheur Marc Rioux – à un outil capable de reproduire en couleurs un objet avec détails d'une largeur inférieure à celle d'un cheveu humain. Le développement de cette technologie résulte d'une convergence unique des arts et de la science. Depuis 20 ans, on ne cesse d'améliorer le scanneur 3D et de s'en servir pour rassembler des données sur de précieux artefacts et oeuvres d'art dans les musées du Canada et d'ailleurs.

« Notre travail sur la Joconde a provoqué l'avancement de la technologie encore plus que toute autre oeuvre d'art examinée auparavant », affirme François Blais, chercheur à l'ITI-CNRC et actuel responsable du développement de la technologie 3D.

Avant de s'envoler pour Paris, l'équipe de l'ITI-CNRC a procédé à des simulations précises du processus de numérisation. Habituellement, la Joconde, réalisée entre 1503 et 1506, n'est retirée de la cellule à environnement contrôlé où elle réside qu'une nuit par an, pour une vérification. Les chercheurs de l'ITI-CNRC en ont eu deux, entre le 18 et le 20 octobre 2004, afin de numériser le dos, le devant et les côtés du tableau en trois dimensions. Ils y ont travaillé chaque nuit, de la fermeture du Louvre jusqu'à l'aube, moment où le tableau était réinstallé à sa place d'honneur, afin que les visiteurs du lendemain puissent l'y admirer.

Le premier soir, l'équipe de l'ITI-CNRC a attendu dans le studio de photo à milieu contrôlé situé dans les caves du Louvre qu'un conservateur du musée – seule personne autorisée à manipuler le tableau – leur apporte ce dernier, sur un chariot, face tournée vers le sol. John Taylor, de l'ITI-CNRC, qui coordonnait l'analyse scientifique, avait déjà eu l'occasion d'examiner d'autres chefs-d'oeuvre, notamment des toiles de Renoir et de Tom Thomson ainsi que des sculptures comme celles de Michel-Ange ou de Bill Reid, mais d'après lui, la Joconde est dans une classe à part.

« Quand le tableau est arrivé, je me suis dit Ouf! On s'attaque à la plus grande oeuvre d'art au monde, l'oeuvre d'un génie. Puis nous avons réalisé que le temps était compté et qu'il y avait beaucoup à faire », se rappelle-t-il.

L'équipe de l'ITI-CNRC avait mis au point un modèle portatif du scanneur laser 3D couleur spécialement pour le projet. Le modèle avait été testé sur plusieurs tableaux de Renoir au C2RMF en mai 2004. M. Blais avait aussi élaboré de nouveaux algorithmes (des modèles mathématiques) pour prendre en compte le changement graduel des nuances sur la Joconde, dont la surface est extraordinairement lisse.

Il aura fallu plus d'un an pour analyser les données recueillies pendant 16 heures avec le scanneur 3D, par bandes de 4 cm de largeur. Le modèle tridimensionnel a capté et documenté avec précision l'importance du gondolement que présente le panneau de bois sur lequel est peint la Joconde. En effet, le morceau de peuplier employé par Léonard de Vinci présente une courbure convexe au milieu du côté droit. Cette courbure dépasse le bois voisin de 12 millimètres (environ la longueur de l'ongle de l'auriculaire). Le gondolement ne semble toutefois pas menacer le sourire de Mona Lisa.

Avec une précision de l'ordre du centième de millimètre au niveau de l'épaisseur, la numérisation réalisée par l'ITI-CNRC a permis l'analyse la plus détaillée à ce jour des craquelures de la peinture, le lacis qui en morcelle la surface. « Nos résultats corroborent ceux d'études antérieures. Bien qu'elle soit fissurée, la couche de peinture proprement dite reste très bien soudée au peuplier qui lui sert de support, explique M. Taylor. Nous n'avons découvert aucun signe de décollement. Pour une oeuvre vieille de 500 ans, c'est une excellente nouvelle. Elle devrait rester intacte encore très longtemps si on continue de la garder dans une cellule à environnement contrôlé comme c'est le cas présentement. »

Le degré de résolution n'était pas seulement suffisant pour faire ressortir la profondeur des fissures, il a aussi permis de voir la variation d'épaisseur des couches de vernis et de révéler ce qu'il y avait derrière, soit l'esquisse de la Joconde réalisée par le maître.

« L'imagerie 3D a détecté le dessin incisé dans le bois, ce qui nous a appris l'idée générale que de Vinci se faisait de la composition du tableau », a déclaré Christian Lahanier, chef du service de documentation au C2RMF. Les résultats de l'analyse sont exposés dans un nouvel ouvrage intitulé Au coeur de la Joconde, des éditions Gallimard, ainsi que dans un article scientifique devant être publié bientôt.

Selon M. Blais, le secteur muséologique s'est avéré un excellent terrain d'apprentissage et d'essai au cours des décennies qu'a demandées le développement de la technologie de numérisation 3D couleur au laser du CNRC. « Si elle donne de bons résultats avec des oeuvres d'art, elle trouvera certainement son utilité dans l'industrie », estime-t-il.

L'exploitation sous licence de la technologie, de l'appareil photo et du logiciel de traitement a été cédée à neuf entreprises canadiennes qui emploient plus de 300 personnes et injectent annuellement près de 50 millions de dollars dans l'économie du pays. Parmi elles, une compagnie d'Ottawa a recouru à cette technologie pour créer la caméra 3D installée sur la navette spatiale Atlantis de la NASA. La caméra sert à vérifier l'état des tuiles du bouclier thermique de la navette durant un voyage. Une autre entreprise, XYZ RGB inc., s'est servi de la même technologie pour réaliser des scènes d'animation très poussées pour des superproductions comme la trilogie Le Seigneur des anneaux et des volets de La Matrice.

Évoquant l'évolution des numériseurs, qui sont passés d'outil industriel à de simples appareils désormais offerts en magasin, M. Blais est persuadé que les Canadiens pourront se procurer leur propre numériseur laser 3D couleur d'ici une vingtaine d'années. La poussée technologique qui nous y amènera émane d'un tableau vieux de cinq siècles. L'équipe de l'ITI-CNRC poursuit d'ailleurs son travail afin de percer les secrets de la Joconde, notamment capter numériquement son regard envoûtant.

« L'image 3D que nous possédons est proche, incroyablement proche de la réalité, mais quand on la voit, on sait qu'il s'agit d'une copie, avoue M. Blais. Nous avons donc commencé à réfléchir à un algorithme de visualisation qui saisirait et reproduirait la profondeur lumineuse si particulière du regard de Mona Lisa. Cette oeuvre magistrale nous pousse à améliorer notre technologie encore davantage. »

Les scientifiques du CNRC contribuent à élucider les mystères de la Joconde

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