À la suite de l'expérimentation de visites guidées à distance des monuments menée en 2021, le Centre des monuments nationaux a porté le programme « CMN Numérique », lauréat de l'appel à projets « Numérisation du patrimoine et de l'architecture » du Programme d'investissements d'avenir (PIA4), opéré par la Caisse des dépôts pour France 2030.

Lancé en octobre 2022, ce programme visait à mieux comprendre comment les modèles 3D et les visites virtuelles peuvent être produits et exploités au service des différentes missions de l'établissement. Il a mobilisé de nombreux acteurs — partenaires publics et privés, mécènes, organismes de recherche et prestataires — dont les expertises ont été essentielles à sa mise en œuvre. La fin du programme est prévue en octobre 2026.

Les projets ont couvert l'ensemble de la chaîne de production des modèles 3D et des visites virtuelles : définition des besoins, acquisition des données, contrôle qualité, documentation, stockage, exploitation et réutilisation potentielle. Ils ont également exploré leurs usages potentiels dans des domaines variés tels que la médiation culturelle, la recherche scientifique, l'accessibilité ainsi que l'entretien et la conservation des monuments et des collections. Les enjeux de souveraineté des données ainsi que les impacts sociaux et environnementaux ont également été étudiés.

Tout au long du programme « CMN Numérique », le Centre des monuments nationaux a partagé ses travaux et ses retours d'expérience. Cette démarche s'est traduite par des interventions lors de colloques et de journées d'étude, des publications et de nombreux échanges au sein de l'écosystème. Parmi les ressources produites figurent notamment le livre blanc Le jumeau numérique dans le patrimoine : fantasme ou réalité ? (mars 2025), ainsi que plusieurs retours d'expérience et documents méthodologiques. Une newsletter LinkedIn dédiée a également permis de relayer ces travaux au travers d'une cinquantaine d'articles publiés.

La vidéo ci-dessous, produite en avril 2024, reflète l'état d'avancement du programme à cette date.

Standardiser la production, le stockage et la visualisation des modèles 3D

La valeur d’un modèle 3D ne réside pas uniquement dans sa production, mais aussi dans sa capacité à être conservé, documenté, partagé et donc, réutilisé dans le temps. Au lancement du programme, les pratiques étaient encore hétérogènes : les modèles existants étaient de qualité variable, les données peu structurées et les possibilités de réutilisation limitées. Les projets menés entre 2022 et 2026 ont progressivement permis de poser les bases d’une gestion plus pérenne des représentations numériques.

Explorer et comprendre la numérisation du patrimoine

Plusieurs numérisations, notamment au château d'If, aux tours de La Rochelle et au monastère de Saorge, ont permis d'explorer les défis concrets de la numérisation du patrimoine. 

Réalisés dans le cadre de mécénats de compétences, de prestations et de collaborations avec différents partenaires, ces projets ont confronté les équipes à des contraintes variées, telles que la présence du public, les espaces exigus, les espaces extérieurs, les collections ou encore les conditions climatiques difficiles. Ils ont également permis de tester une grande diversité d'équipements, de méthodes d'acquisition et de traitements des données. L’expérience acquise au fil de ces opérations a permis d'identifier les points forts et les limites de chaque approche, puis de développer progressivement des bonnes pratiques pour les futures numérisations du Centre des monuments nationaux.

Ces projets ont également permis de mieux comprendre ce qu'un modèle numérique pouvait apporter aux différentes missions de l'établissement. Les acquisitions ont notamment servi à tester de nouveaux usages pour la conservation, les travaux et la médiation. Au château de Pierrefonds, le modèle 3D a notamment facilité les prises de mesure à distance et les échanges avec les entreprises intervenant sur le monument. D'autres opérations, comme l'inspection des toitures du château de La Motte-Tilly, ont montré l'intérêt de ces technologies pour observer des zones difficiles d'accès et préparer certaines interventions sans multiplier les accès au monument. En médiation, des vidéos reposant sur des reconstitutions 3D ont rendu plus lisibles l'organisation, les volumes ou les circulations des monuments, parfois difficiles à appréhender lors d'une visite in situ.

Construire les fondations d'une gestion durable des données

Pour pouvoir être exploité dans la durée, le modèle 3D doit nécessairement être documenté, stocké, partagé et consulté dans des conditions adaptées aux besoins des différents utilisateurs. 

Le projet Cépage a notamment mis en lumière un enjeu essentiel : un modèle 3D n'a de valeur que s'il peut être retrouvé, compris et exploité plusieurs années après sa création. Mené avec le laboratoire UPR/MAP du CNRS, il a permis de travailler sur la documentation des modèles à travers les métadonnées  et les paradonnées , sur les problématiques de transfert de données volumineuses et sur leur stockage. Ces travaux se sont appuyés sur les principes FAIR (Faciles à trouver, Accessibles, Interopérables et Réutilisables), aujourd'hui devenus une référence pour la gestion des données. Ce projet a également montré que des aspects très opérationnels, comme le nommage des fichiers, l'organisation des arborescences ou la documentation des traitements réalisés, jouaient un rôle essentiel dans la conservation et la réutilisation des données.

Enfin, les tests menés notamment à la grotte de Font-de-Gaume ont montré qu’il n’existait pas de solution unique pour manipuler ou partager un modèle 3D. Selon les besoins des agents, des chercheurs ou des visiteurs, mais aussi selon les contraintes du site, les outils retenus pouvaient être très différents : avec ou sans connexion internet, manipulable sur un écran tactile, avec des fonctionnalités simples ou avancées. Le projet européen Twin it a prolongé ces réflexions en publiant largement le modèle 3D de l’Arc de triomphe. Grâce au concours de plusieurs acteurs, ce projet a permis de mettre en pratique les enjeux d’interopérabilité entre différents outils de stockage, de diffusion et de visualisation des modèles 3D.

Créer un pont entre l'industrie, la recherche et d'autres acteurs culturels

Les travaux réalisés sur les collections du château de Champs-sur-Marne ont, entre autres, permis de mieux comprendre la difficulté à restituer fidèlement certains matériaux, textures ou mécanismes complexes au travers d'un modèle 3D. Ces constats ont contribué à la naissance du projet de recherche Diptyque, conduit avec l’Inria, qui explore de nouvelles méthodes d'acquisition et de représentation numérique du patrimoine afin de mieux capturer l’apparence, les propriétés visuelles et les mouvements d’objets patrimoniaux complexes.

Le programme a également permis de développer de nouvelles collaborations avec le monde de la recherche et de l'industrie. C'est notamment le cas du projet 3D-Préfig, porté par le Centre de recherche sur les médiations (CREM) de l'Université de Lorraine, qui explore l'utilisation de la 3D pour préfigurer et tester de nouveaux parcours de visite avant leur réalisation. Le projet mobilise notamment le Teleport de Dassault Systèmes, qui se situe à la Cité du patrimoine et de l'architecture, afin d'évaluer différents scénarios avec des professionnels et des visiteurs.

Au-delà de ces projets, le Centre des monuments nationaux est membre du bureau du Consortium 3D pour les Humanités numériques (3DHN). Ce réseau interdisciplinaire rassemble plus de vingt-six institutions issues du patrimoine, de l'archéologie, des sciences humaines et de l'informatique autour des enjeux de production, de préservation et de diffusion des données 3D. Cette participation a permis à l'établissement de renforcer ses liens avec les communautés de recherche et d'accéder à des expertises complémentaires pour ses travaux sur les représentations numériques du patrimoine.

Un seul modèle 3D pour plusieurs usages ?

L'un des objectifs du programme était de vérifier dans quelle mesure une même représentation numérique pouvait répondre à plusieurs besoins sans qu'il soit nécessaire de produire de nouvelles données à chaque projet. Les projets menés ont exploré deux approches complémentaires : concevoir un modèle unique capable de servir plusieurs métiers et réemployer des ressources numériques existantes dans de nouveaux dispositifs à destination des visiteurs.

Tester les limites du modèle multifonction : le projet Font-de-Gaume 3D

À la grotte de Font-de-Gaume, l'objectif était d'évaluer dans quelle mesure une même représentation numérique pouvait répondre à des besoins très différents. Le projet a été mené sur un type de patrimoine particulièrement complexe à numériser : une grotte ornée préhistorique. L’absence de lumière naturelle, les parois irrégulières difficiles à interpréter par les logiciels, les passages extrêmement étroits et certains secteurs jamais observés dans leur globalité ont nécessité plusieurs campagnes d’acquisition et de nombreux tests afin d’adapter les méthodes de production aux spécificités du site.

Les travaux ont finalement montré qu'il était difficile de produire une représentation unique répondant pleinement à l'ensemble des usages envisagés. Les besoins de la conservation, de la recherche et de la médiation conduisent en effet à privilégier des niveaux de détail, des traitements et des modes de restitution différents. 

Les données produites dans le cadre du projet sont désormais au cœur du développement d'une reconstitution en 3D temps réel  du site préhistorique. Les agents du monument pourront proposer des visites guidées à distance à des publics spécifiques ou géographiquement éloignés, explorer librement la cavité numérique avec eux et accéder à des secteurs habituellement inaccessibles en raison des contraintes de conservation. 

Cette reconstitution en 3D temps réel a été spécialement conçue pour transcrire au mieux l’expérience sensible propre à la découverte d’une grotte ornée. Le guide pourra faire varier l’éclairage pour révéler progressivement les peintures et les gravures. Des outils de détourage et de décomposition des figurations permettront également de guider le regard des visiteurs et de mieux comprendre des compositions parfois complexes ou superposées. En recréant l’obscurité, les volumes, les changements d’échelle et certains phénomènes naturels caractéristiques de la cavité, cette approche ne vise pas seulement à expliquer les œuvres, mais aussi à recréer les conditions d’observation qui participent à la compréhension de la grotte dans sa globalité et à l’émotion de la visite.

Faire davantage avec les données déjà produites

D'autres expérimentation ont tout de même démontré qu’une numérisation pouvait continuer à produire de la valeur au-delà de son objectif initial. Sur le site de Cap Moderne, des données acquises dans le but d'obtenir une archive numérique du monument ont ensuite servi à produire des plans et une maquette du cabanon de Le Corbusier. Au monastère de Saorge, le modèle 3D a contribué aux réflexions sur la gestion des jardins. Au château d'Azay-le-Rideau, des dessins d'architecte ont été réalisés pour des ateliers pédagogiques à partir de la numérisation prévue dans un autre projet de médiation. In fine, dès lors que les usages visés présentent des exigences techniques comparables, une numérisation peut être largement exploitée sans nécessiter de nouvelles acquisitions, toujours à condition d'être produite selon des méthodes rigoureuses.

Quand un même modèle alimente plusieurs projets

À l'Arc de triomphe, l'objectif était justement d'évaluer au maximum la capacité d'un même modèle numérique à alimenter plusieurs dispositifs de médiation. Une campagne de numérisation a ainsi été réalisée en juin 2024 afin de produire les modèles 3D nécessaires à la création de la mallette pédagogique Impressio destinée aux ateliers hors les murs. Ces données ont permis de concevoir des impressions 3D manipulables par les élèves et d'enrichir une visite virtuelle à 360° réalisée au moment de la crise sanitaire. 

Les modèles 3D ont ensuite été réutilisés dans d'autres projets, notamment une mallette sensorielle, un test de commercialisation de répliques imprimées en 3D à la boutique du monument et le projet européen Twin it. Cette expérimentation a confirmé qu'un modèle numérique produit selon des méthodes standardisées pouvait être décliné dans plusieurs projets de médiation, d'accessibilité ou de commercialisation. Elle montre également que cette approche est plus facile à mettre en œuvre lorsque les usages visés sont proches, contrairement aux projets cherchant à répondre simultanément aux besoins de la conservation, de la recherche et de la médiation.

Expérimenter de nouvelles formes de découverte des monuments

Le programme cherchait aussi à expérimenter de nouvelles formes de médiation. L'enjeu était d'identifier les situations dans lesquelles le numérique pouvait apporter une véritable valeur ajoutée : faire découvrir des espaces inaccessibles, proposer des expériences immersives et essayer d'atteindre des publics qui ne fréquentent habituellement pas les monuments. Dans cette perspective, plusieurs expérimentations ont été menées autour de la 3D temps réel, une technologie issue du jeu vidéo. Calculé en permanence en fonction de ses déplacements et de son regard, ce type d'environnement offre une grande liberté de parcours, facilite l'immersion et ouvre de nouvelles possibilités de médiation par rapport aux visites virtuelles traditionnelles.

La visite virtuelle « nouvelle génération » du site archéologique de Glanum

Dans le cadre d’un mécénat de compétences, les équipes du site archéologique de Glanum se sont dotées d'un support en 3D temps réel. Le médiateur peut ainsi librement explorer le site avec les visiteurs et adapter ses déplacements aux échanges. Au fil de la découverte, différentes cinématiques se déclenchent automatiquement pour accompagner le récit et mettre en valeur certains espaces du site. Des reconstitutions permettent également de redonner forme à des bâtiments aujourd’hui disparus. Un drone virtuel offre quant à lui un changement d’échelle immédiat pour proposer un point de vue sur l'ensemble du site et faciliter la lecture du paysage archéologique. Diffusé sur ordinateur plutôt qu’au moyen d’un casque de réalité virtuelle, le dispositif a été conçu pour faciliter son utilisation lors de visites guidées à distance à destination des écoles notamment.

Une exploration interactive sur tous les écrans : le prototype immersif du château d’Azay-le-Rideau

Développé avec Mira, partenaire du consortium, le projet mené au château d’Azay-le-Rideau prenait la forme d’un prototype en 3D temps réel accessible sur ordinateur, smartphone et casque de réalité virtuelle. L’objectif était d’évaluer la capacité d’une même expérience à s’adapter à différents supports tout en conservant un haut niveau de réalisme visuel et d’immersion.

Au-delà de la démonstration technologique, le prototype a constitué un véritable terrain d’étude. De nombreux tests ont été réalisés avec l'accompagnement d'Olivier Hû, chercheur spécialisé dans les interactions humain-machine, afin d’observer la manière dont les utilisateurs naviguent dans l’environnement numérique, s’approprient les interfaces et perçoivent le monument selon le support utilisé. Ces séances ont mobilisé plusieurs groupes de participants aux profils variés, parmi lesquels des ambassadrices du Pass Culture Île-de-France, des lycéens allophones d’un établissement d’Argenteuil et des étudiants de l’Université d’Angers. Ces travaux ont contribué à mieux comprendre les conditions nécessaires à la conception d’expériences immersives.

S'évader sans polluer : l'immersion culturelle peut-elle être durable ?

Les expériences immersives occupent une place croissante dans le secteur culturel, mais quel est leur impact environnemental réel ? Pour répondre à cette question, le Centre des monuments nationaux a conduit avec ZenT une analyse de cycle de vie comparant deux expériences développées dans le cadre du programme : une visite guidée à distance reposant sur la vidéo 360° et le prototype d'expérience immersive du château d'Azay-le-Rideau. L'étude a permis de dépasser la seule question des émissions de carbone pour prendre également en compte la consommation d'énergie, d'eau, de métaux et de terres rares.

Les résultats montrent que les choix technologiques ont un impact significatif sur l'empreinte environnementale des dispositifs de médiation. En moyenne, l'expérience en 3D temps réel génère une empreinte neuf fois supérieure à celle d'une visite guidée à distance en vidéo 360°, principalement en raison des équipements mobilisés et de la puissance de calcul nécessaire. Les travaux ont permis d’identifier des marges de manœuvre concrètes pour réduire l’empreinte environnementale des futures expériences immersives. Ils ont notamment montré qu’un même équipement peut voir son impact fortement varier selon sa fréquence d’utilisation et son niveau de mutualisation.

Exploiter tout le potentiel des visites virtuelles 360°

Alors que la 3D temps réel concentre aujourd'hui une grande partie de l'attention, le programme « CMN Numérique » s'est également intéressé à des technologies souvent dépréciées ou considérées, à tort, comme moins innovantes : les visites virtuelles composées de panoramas 360° ou de vidéos 360°. Pourtant, ces dispositifs offrent des possibilités particulièrement intéressantes en matière d'accessibilité, d'interactivité, de diffusion et de sobriété numérique. L'objectif était d'explorer tout leur potentiel et de comprendre comment ils pouvaient évoluer pour proposer de nouvelles formes de médiation adaptées aux besoins des monuments et de leurs publics.

Développer une plateforme unique pour les visites guidées à distance

Avec My Tour Live, partenaire du consortium, nous avons développé une plateforme de diffusion interactive capable de prendre en charge différents formats de visite : vidéo 360°, visites virtuelles 360° et livestream 360°. L'objectif était de disposer d'un outil commun à l'échelle de l'établissement dans le but d'harmoniser l'offre et d'améliorer l'expérience des visiteurs. Quel que soit le format, le visiteur peut orienter librement son regard dans le monument tandis que le médiateur conserve l'accès à des fonctionnalités de guidage et d'animation. L'ergonomie, l'immersion et les performances environnementales de la plateforme ont été au cœur de cet ambitieux projet. 

Décliner les visites à distance sous de nouveaux formats

Nées dans l'urgence de la crise sanitaire, les premières visites virtuelles du Centre des monuments nationaux ont été développées avec des technologies variées, testées au fil des besoins et des opportunités. Le programme a permis de capitaliser sur ces expérimentations en harmonisant progressivement les outils et les formats utilisés. Plusieurs supports 360° ont ainsi été convertis vers un format commun afin d'améliorer leur qualité et leur facilité d'utilisation. De nouveaux usages ont également émergé : bornes interactives pour les personnes à mobilité réduite au Panthéon et sur le site de Cap Moderne, visites guidées à distance destinées à de nombreux publics (apprenants en français langue étrangère, publics empêchés, scolaires...). La visite virtuelle peut être bien plus qu'une simple transposition de la visite sur site et devenir un véritable outil de médiation à part entière.

« À mon tour ! » : donner accès aux espaces habituellement inaccessibles

Le projet « À mon tour ! » propose une nouvelle approche de l'accessibilité pour les personnes à mobilité réduite. Cette dernière est installée dans un espace accessible du monument tandis que ses accompagnants parcourent le monument équipés d'une caméra 360° connectée. Depuis une tablette, la personne à mobilité réduite suit leur progression en direct, oriente librement son regard dans l'image à 360° et échange avec eux tout au long du parcours. Elle peut ainsi participer aux choix de visite en guidant ses accompagnants vers les espaces qu'elle souhaite découvrir ou en demandant à s'attarder sur certains détails. Expérimenté au château et remparts de la cité de Carcassonne, ce dispositif permet de vivre une visite partagée et interactive malgré les contraintes d'accessibilité du site.