Une version virtuelle du mystérieux globe de verre de De Vinci a aidé à expliquer son étrangeté

Le tableau le plus cher du monde représente une sphère de verre aux curieuses propriétés optiques. Les informaticiens ont découvert où l’artiste voulait en venir.

En 2017, une peinture à l’huile intitulée Salvator Mundi (Sauveur du monde) s’est vendue pour 450,3 millions de dollars à la maison de vente aux enchères de Christie’s à New York. Cela en a fait la peinture la plus chère du monde par une certaine marge. Le tableau est l’un des 20 tableaux que l’on pense être de Léonard de Vinci, bien que cette attribution fasse encore l’objet d’une certaine controverse.

Il y a aussi une autre énigme. Le tableau représente le Christ tenant un globe de verre représentant la sphère céleste des cieux. Une telle sphère doit agir comme une lentille convexe, en agrandissant et en inversant les robes qui se trouvent derrière elle. Cependant, les robes du Christ ne sont pas inversées ou magnifiées mais apparaissent avec une distorsion minimale.

Léonard est bien conscient de la façon dont le verre réfracte la lumière. En effet, ses carnets sont remplis de représentations de la façon dont la lumière rebondit et se réfracte sur divers objets. Et cela soulève la question de savoir pourquoi il a dessiné le globe de cette façon.

Aujourd’hui, nous obtenons une réponse grâce au travail de Marco Liang et de ses collègues de l’Université de Californie, Irvine. Ce groupe a utilisé un logiciel d’infographie pour reproduire la scène en trois dimensions et a ensuite étudié comment la lumière serait réfractée à travers des orbes de différentes sortes.

Après avoir comparé leurs rendus avec l’original, ils ont conclu que l’orbe n’est pas du tout solide. Ils montrent plutôt que le tableau est une représentation physique réaliste d’une sphère creuse d’un rayon de 6,8 centimètres mais d’une épaisseur de seulement 1,3 millimètre.

D’abord un peu d’arrière-plan. Le rendu inverse est une technique d’infographie développée à l’origine pour produire des rendus physiquement réalistes de scènes virtuelles en simulant la physique du flux lumineux. Un des buts de cette technique est de mieux simuler l’apparence d’objets transparents et semi-transparents faits de verre ou d’eau.

La technique commence par créer une représentation 3D de la scène, en incorporant la texture et la structure de tous les objets avec lesquels la lumière interagit. La scène doit également comprendre une source de lumière et un point de vue. Ensuite, un algorithme de ray-tracing trace la façon dont la lumière illumine la scène, telle qu’elle est vue du point de vue.

Liang et compagnie commencent par recréer une version virtuelle du tableau. « Nous représentons la géométrie de la scène en utilisant une approximation grossière pour le corps du sujet ainsi que des représentations plus détaillées pour le globe et la main qui le tient « , disent-ils.

Par comparaison avec la main, ils ont estimé le diamètre du globe à 6,8 cm et sa distance par rapport au corps à 25 cm. Ils ont également affiné la géométrie de la main qui tient le globe pour qu’elle le touche doucement, à l’aide de Maya, un type de logiciel de modélisation et d’animation 3D.

En étudiant les ombres dans le tableau, l’équipe a conclu que le sujet était éclairé par une forte source de lumière directionnelle venant du haut ainsi que par un éclairage général diffus. En même temps, ils ont estimé que le point de vue dans l’image est à environ 90 cm du sujet.

 » La scène virtuelle étant prête, nous avons testé si le globe était solide en comparant les rendus d’un globe solide et d’un globe creux « , expliquent Liang et ses collaborateurs.

A. Rendu d’une sphère pleine B. Rendu d’une sphère creuse

Les résultats sont intéressants à lire. La seule façon pour l’équipe de reproduire le tableau original est d’utiliser un orbe creux. De plus, un orbe creux déforme le fond d’une manière spécifique. Par exemple, une ligne droite qui passe par le centre du globe n’est pas déformée. Par contre, les lignes droites qui ne passent pas par le centre du globe sont déformées de manière à créer une discontinuité sur son bord.

Dans le tableau, les robes du Christ sont pliées de façon à ce que cinq lignes semblent passer derrière le globe. Cependant, quatre des lignes ont une disposition en éventail qui converge au centre du globe. Par conséquent, il n’y a pas de discontinuité visible dans l’image reconstituée ou dans l’original.

Cependant, le cinquième pli ne suit pas ce modèle, et l’image reconstruite montre une discontinuité nette. L’artiste a flouté cette partie du tableau où le pli entre dans le globe. Cela suggère fortement qu’il était conscient de la façon dont une sphère creuse déforme les lignes droites qui passent derrière elle.

L’équipe a également expérimenté la variation de l’épaisseur du globe creux, les résultats suggérant qu’il ne pouvait pas avoir une épaisseur supérieure à 1,3 mm.

Une question intéressante est de savoir si Léonard aurait eu accès aux matériaux, aux sources de lumière et aux connaissances en optique que les nouveaux travaux suggèrent qu’il devait avoir. Sur le point de l’optique, Liang et ses collègues ont étudié les notes de Léonard et pensent que ces connaissances devaient être à sa portée. Les boules de verre creuses étaient bien connues à l’époque et apparaissent dans de nombreux tableaux de l’époque. Et les artistes de la Renaissance étaient experts dans la recréation de certaines conditions d’éclairage.

Donc Liang et ses collaborateurs sont sûrs de leur conclusion : « Nos expériences montrent qu’un rendu optiquement précis correspondant qualitativement à celui de la peinture est en effet possible en utilisant les matériaux, les sources de lumière et les connaissances scientifiques dont disposait Léonard de Vinci vers 1500″, disent-ils.

Bien sûr, l’équipe n’est pas la première à suggérer que l’orbe est creux – le biographe de Léonard de 2017, Walter Isaacson, fait une suggestion similaire, et d’autres en ont discuté aussi. Cependant, Liang et ses collègues sont les premiers à montrer que le tableau est un rendu physiquement réaliste d’un orbe creux et non d’un solide.

Cela aidera à régler au moins une partie de la controverse sur le tableau et son prix exorbitant.

Ref : arxiv.org/abs/1912.03416 : Sur la précision optique du Salvator Mundi

Via TechReview

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