Une version virtuelle de l'orbe de verre mystérieux de da Vinci a aidé à expliquer son étrangeté

Salvator Mundi de Léonard de Vinci

En 2017, une peinture à l'huile intitulée Salvator Mundi (Sauveur du monde) vendu pour 450,3 millions de dollars à la maison de vente aux enchères Christie's à New York. Cela en a fait le plus cher du monde par une certaine marge. Le tableau est l'un des moins de 20 que l'on pense être de Léonard de Vinci, bien qu'il y ait encore un différend sur cette attribution.

Il y a aussi une autre énigme. L'image représente le Christ tenant un globe de verre représentant la sphère céleste des cieux. Une telle sphère devrait agir comme une lentille convexe, grossissant et inversant les robes derrière elle. Cependant, les robes du Christ ne sont pas inversées ou agrandies mais apparaissent avec une distorsion minimale.

Leonardo était 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 l'orbe de cette manière.

Aujourd'hui, nous obtenons une réponse grâce au travail de Marco Liang et de ses collègues de l'Université de Californie à Irvine. Ce groupe a utilisé un logiciel d'infographie pour reproduire la scène en trois dimensions, puis a 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 solide du tout. Au lieu de cela, ils montrent que la peinture est une représentation physique réaliste d'une sphère creuse avec un rayon de 6,8 centimètres mais une épaisseur de seulement 1,3 millimètres.

Tout d'abord un peu de contexte. 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 de lumière. L'un des objectifs de cette technique est de mieux simuler l'apparence d'objets transparents et semi-transparents en verre ou en eau.

La technique commence par créer une représentation 3D de la scène, incorporant la texture et la structure de tous les objets avec lesquels la lumière interagit. La scène doit également inclure une source de lumière et un point de vue. Ensuite, un algorithme de lancer de rayons cartographie la façon dont la lumière illumine la scène, vue du point de vue.

Liang et co commencent par recréer une version virtuelle de la peinture. Nous décrivons la géométrie de la scène en utilisant une approximation grossière du corps du sujet ainsi que des représentations plus détaillées de l'orbe et de la main qui le tient, disent-ils.

Par comparaison avec la main, ils ont estimé le diamètre de l'orbe à 6,8 cm et sa distance du corps à 25 cm. Ils ont également affiné la géométrie de la main tenant l'orbe pour la faire toucher doucement l'orbe, en utilisant Maya, un type de logiciel de modélisation et d'animation 3D.

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

Avec la scène virtuelle prête, nous avons testé si l'orbe était solide en comparant les rendus d'un orbe solide et creux, disons Liang et co.

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

Les résultats rendent la lecture intéressante. La seule façon dont l'équipe est capable de reproduire la peinture originale est avec un orbe creux. De plus, un orbe creux déforme l'arrière-plan d'une manière spécifique. Par exemple, une ligne droite passant par le centre de l'orbe n'est pas déformée. En revanche, les lignes droites qui ne passent pas par le centre de l'orbe sont déformées d'une manière qui crée une discontinuité à son bord.

Dans le tableau, les robes du Christ sont pliées de sorte que cinq lignes semblent passer derrière l'orbe. Cependant, quatre des lignes ont un arrangement en éventail qui converge au centre de l'orbe. Par conséquent, il n'y a pas de discontinuité visible dans l'image reconstruite ou dans l'original.

Cependant, le cinquième pli ne suit pas ce schéma, et l'image reconstruite montre une nette discontinuité. L'artiste a flouté cette partie du tableau où le pli entre dans l'orbe. 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 de l'orbe creux, les résultats suggérant qu'il ne pouvait pas être plus épais que 1,3 mm.

Une question intéressante est de savoir si Léonard aurait eu accès aux matériaux, aux sources de lumière et à la connaissance de l'optique que le nouveau travail suggère qu'il devait avoir. En ce qui concerne l'optique, Liang et co ont étudié les notes de Léonard et pensent que cette connaissance devait 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 des experts pour recréer certaines conditions d'éclairage.

Ainsi Liang et co 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 Leonardo en 2017, Walter Isaacson, fait une suggestion similaire, et d'autres en ont également discuté. Cependant, Liang et co sont les premiers à montrer que la peinture est un rendu physiquement réaliste d'un orbe creux et non solide.

Cela aidera à régler au moins une partie de la controverse sur l'image et son prix exorbitant.

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

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