La CAO ET INFORMATIQUE APPLIQUÉES AUX DESSINS D’ARCHITECTURE 

D’un point de vue général

De nombreuses études sur le modèle général des processus cognitifs de la conception définissent l’activité de conception comme activité créative. Le processus créatif y est caractérisé principalement par trois activités qui sont l’exploration, la génération de solution et l’évaluation, que nous allons expliciter.

L’exploration

L’exploration est qualifiée d’activité de recherche. Au cours de l’exploration, il s’agit de cerner et de situer le problème afin de pouvoir délimiter le problème par des contraintes et demobiliser les solutions possibles. Elle réquisitionne les savoirs et l’expérience du sujet concepteur. Ernest EDMONDS et Lynda CANDY 21 résument dans leurs travaux que la clef de l’exploration des idées, des alternatives et du savoir est la connaissance. Ils mettent en avant des aspects majeurs de cette activité qui sont la rupture avec les conventions qu’elles soient conceptuelles, structurelles ou visuelles. Il est question d’immersion car au cours de l’activité créative, il faut s’affranchir de toute distraction. Et ils mettent en avant le principe de vue holistique où il faut prendre en compte par une vision générale le problème de conception. Et enfin, ils expliquent qu’il faut garder des chemins parallèles pour favoriser l’apparition d’idées et de solutions nouvelles.

La génération des solutions

L’activité de conception se base sur la recherche de solutions multiples et sur l’exploration.
Ainsi selon Mihaly CSIKSZENTMIHALYI 22 le processus créatif s’inscrit dans une démarche itérative pour développer un résultat nouveau et original. La génération de solutions met alors en jeu un caractère critique de la formulation du problème. Par son caractère réductif, la focalisation sur une unique solution ne permet pas de découvrir l’une des meilleures solutions. Il est donc important de favoriser et considérer ces chemins parallèles pour la génération de solutions.

L’évaluation

L’évaluation est une étape primordiale selon Margaret A. BODEN . Elle doit être considérer comme favorisant l’émergence de nouvelles solutions créatives. Celles-ci sont issues de l’évaluation de la génération des solutions potentielles, au regard de l’intégralité des contraintes établies au cours du processus créatif. Ainsi, la réduction des solutions stimule l’apparition de nouvelles explorations. Ce qui est dû à une évaluation permanente des propositions modifiant l’espace des solutions.

En architecture : le modèle de Jean-Charle LEBAHAR (1983)

Jean-Charles LEBAHAR met en avant le fait que la conception architecturale fait apparaitre trois grandes phases, qui sont le diagnostic architectural, la recherche de l’objet par simulation graphique et l’établissement du modèle de construction.

Le diagnostic architectural

L’architecte va cerner le diagnostic architectural au cours de la phase de résolution du problème. Alliant la totalité des contraintes issues du diagnostic avec ses connaissances et savoirs propres, l’auteur explique que le concepteur est alors en phase d’exploration. Il en résultera donc une  de dessins et de notes, constituant une première «base graphique de simulation ».

La recherche de l’objet par simulation graphique

Dans un processus incrémental et itératif, Jean-Charles LEBAHAR explique que cette étape correspond au moment où le concepteur commence la «génération des solutions et leur évaluation»*. Le vecteur privilégié de cette activité est le dessin. Il sera le support de la simulation.
L’architecte développe son raisonnement en se nourrissant de transformations successives, jusqu’à obtenir une définition précise de solutions adéquates au problème posé. Le dessin est plus qu’un support, il représente alors comme le souligne l’auteur « l’objet en création et la pense qui le crée ».

L’établissement du modèle de construction

Cette étape correspond à la « décision définitive concernant l’ensemble du projet ». Il s’agit en fait de la mise au point des représentations graphiques précises, destinées à clarifier la solution pour les différents acteurs de la mise en oeuvre de l’ouvrage architectural tels que les plans ou les dessins techniques.

Définition générale

De manière très large, la représentation est définit comme étant «l’action de mettre devant les yeux ou devant l’esprit». Il s’agit donc de rendre présent soit sensoriellement (les yeux), soit mentalement (l’esprit) un objet, au sens large du terme, qui est absent.

Catégorisation de l’image en architecture : Le modèle de Jean-Paul JUNGMANN, (1996)

Les types de représentations en architecture sont variés. Ils forment un ensemble vaste permettant de contribuer tout au long du processus architectural, à la conception, la compréhension, la consommation et la réalisation du projet. D’après, Jean- Paul JUNGMANN, l’image en architecture est une expression qui rassemble toutes les représentations architecturales que ce soit les représentations spatiales, graphiques, filmiques… (etc), essentielles comme nous l’avons vu à la conception d’abord, à l’édification du projet mais aussi à faire connaitre et se souvenir de l’objet.
Dans l’ensemble des représentations architecturales, nous nous focaliserons sur les représentations dites architectoniques. Celles qui servent, directement, techniquement, professionnellement et culturellement au processus de conception architecturale, ainsi que de «sa consommation».
Si l’on reprend, la classification de Jean-Paul JUNGMANN, deux niveaux de représentations se distinguent. D’un côté, il y a «les images en amont» et «les images de projet» qui participent au processus de conception, puis d’un autre côté, on trouve les phases de communication et de consommation de l’architecture, qui sont définies comme «les images en aval» et «les fantaisies architecturales».
Ainsi, chacune des catégories suivantes correspond à une étape du processus du projet.

Support de conception : images en amont et images de projet

«Les images en amont» sont définies comme les images qui serviront à déterminer et à définir un programme et un début de volumétrie. Ce sont, généralement, les premiers croquis et les premières esquisses d’un projet.
«Les images du projet », correspondent à toutes les représentations conformes et indispensables à la conception, à la description et à la construction du projet.

Support de communication : images fantaisies architecturales et images en aval

«Les fantaisies architecturales, représentations nouvelles et influencées par l’imaginaire architectonique, désignent des images relatant une vision utopiste et symbolisent des projets restés
à l’état de simple concept architectural. Elles ne représentent pas des projets concrets ou rationnels.
«Les images en aval» du projet sont celles qui surviennent après sa réalisation. Elles prennent la forme de reproductions, de publicités ou de commentaires.

Le dessin spéculatif

Dans le chapitre précédent, nous avons mis en avant le fait que l’activité de conception, axée sur la globalité et sur une vue détachée mais unifiée de l’objet, correspond à une manipulation «d’abstractions » par leur schématisation. Ainsi, comme nous l’avons évoqué, les productions graphiques des phases préliminaires de l’activité de conception associent la conceptualisation et l’évaluation de l’objet. Mais ce sont plus que des représentations graphiques. Elles mènent à ce que qualifie Jean-Charles LEBAHAR de « réduction d’incertitude ». Effectivement, elles facilitent la recherche de cohérence dans la formulation de solutions en mobilisant de manière successive et simultanée des contraintes de natures différentes, telles que la fonction et l’usage par exemple.

Le dessin prescriptif

Il n’est plus question de génération de solutions. Le dessin prescriptif correspond à des représentations figuratives régies par un code graphique associé à une nomenclature, tels que les plans, les dessins techniques. Il va être le support de la communication finale servant la construction de l’objet architecturale. A partir des solutions considérées comme valables, l’architecte va, selon Jean-Charles LEBAHAR􀀃29, détecter des inconsistances. Ainsi, le passage du conceptuel au constructible représente bien plus qu’une transformation technique du dessin spéculatif.

Le dessin descriptif

Il va être le média par lequel l’architecte va communiquer les concepts et l’intention générale de l’objet architectural aux acteurs du projet, mais surtout au commanditaire. Dans le but de ne pas figer la proposition et permettre ultérieurement la formation de démarches exploratoires, le dessin descriptif présente un caractère indéfini. Pour approcher l’objet en création de sa future réalisation la technique de dessin utilisée est, principalement, le dessin de perspective, correspondant à une réduction géométrique faisant l’impasse sur certaines notions essentielles de la perception comme l’appréciation des fuyantes ou le flou des contours lointains.

Différentes dimensions de la représentation en analyse architecturale

Nous avons vu que dans le processus du projet architectural, on se réfère à un domaine d’activité auquel l’on attribue deux aspects, d’abord celui de «mise en forme intellectuelle » d’un objet architectural et par ailleurs une «activité sociale» de négociation et de coordination entre les différents acteurs du projet. C’est donc en ce sens qu’en architecture, on octroie à la représentation graphique deux principales fonctions. Elles endossent, d’une part, une fonction de conception et, d’autre part, une fonction de communication. De manière générale et pour l’étude de la représentation architecturale, nous allons étudier la pertinence de cette catégorisation.

La dimension fonctionnelle de la représentation

Pour l’architecte, les productions graphiques constituent «une espèce de modèle qui lui fait juger si l’idée qu’il en a conçu lui offre celle qu’il était en droit d’espérer», comme l’explicite Frédéric POUSIN en reprenant les propos de BLONDEL. C’est alors dans sa dimension préfigurative que réside la fonction de conception du dessin d’architecture. Elle lui administre une fonction de simulation avec un rôle d’outil de création d’une part et un outil de contrôle «visuel» de l’objet par ailleurs.
Donc c’est à travers une «sélection d’aspects choisis», par le biais du système de projection ou de l’échelle cartographique et par la succession des figures graphiques que l’on obtient une représentation globale et cohérente de l’édifice, comme le souligne Frédéric POUSIN.
Il est ainsi mis en évidence le caractère sériel de la représentation où la fonction de conception ne se réduit pas à un type graphique spécifique. Mais c’est bien en jouant sur la variation des codes graphiques que l’objet architectural se précise. Philippe BOUDON et Frédéric POUSIN écrivent que c’est «l’iconicité􀀃» de la figuration architecturale􀀃34 qui procure son caractère dynamique à la conception. Effectivement, c’est au travers de leur structure commune avec le domaine du construit que les signes iconiques permettent la variation des niveaux de conception, en favorisant la continuité d’entités identiques. Par contre, les signes symboliques possédant un caractère codé favorisent, eux, une syntaxe prédéfinie induisant un niveau d’approche plus fixe.
La figure de communication demande l’utilisation de formes graphiques plus lisibles et pouvant être reconnues par des acteurs non avertis. Ce qui induit une représentation mise en oeuvre avec des codes graphiques pictural et mimétique, pour donner à voir l’objet architectural sous ses qualités apparentes. Cependant, on ne peut, strictement, cantonner les figures de communication à ce type de représentation. Aujourd’hui, dans les concours, le croquis de conception est de plus en plus utilisé.
Ainsi, plus généralement, on constate que dans la pratique, le projet architectural suit un processus itératif est non linéaire. Justement, la figure de communication peut faire l’objet de négociation et d’adaptations. La communication produit des effets rétroactifs sur la conception dûe aux actions des autres acteurs du projet. Robert PROST souligne «le problème de la représentation (qui) se métamorphose progressivement, tant pour des raisons épistémologiques que technologiques» et met en avant l’influence de la complexification et de la diversification des pratiques du projet sur les transformations du rapport à la représentation.
Pour conclure, la distinction entre conception et communication ne permet pas de mettre en évidence la diversité des pratiques graphiques. Mais elle rend possible la distinction entre les différents mécanismes menant à la conduite du projet architectural, de manière théorique.

La dimension culturelle de la représentation

Il semble pertinent de développer la distinction faite entre représentation architecturale et représentation picturale. Outre l’aspect fonctionnel, cette distinction peut être expliquée par la volonté des architectes d’affirmer une spécificité de la conception afin de mettre en évidence la dimension culturelle des pratiques de la représentation.
Divers auteurs tels que Philippe BOUDON, Frédéric POUSIN et Philippe DESHAYES explicitent l’idée selon laquelle l’activité de conception réquisitionne des schémas de connaissance et de productions spécifiques, à distinguer de l’expérience de l’espace. Ainsi, ils affirment que la conception ne peut être basée sur la perception, soit « les qualités apparentes de l’objet».De plus, l’auteur Gérard MONNIER a dénoté le fait qu’en favorisant le «rendu», une représentation «illusionniste ou picturale» du projet, en faisant porter l’attention sur l’image elle même, au lieu de privilégier le jugement de la pertinence de l’objet en définition, peut mener à la dissolution du projet dans sa représentation. Ces types de représentation mettant en avant les qualités sensibles de l’objet, ne sont pas jugés comme participant diamétralement au processus de conception.
C’est, essentiellement, dans la géométrie servant à prendre et donner sa mesure à l’espace, que se situe la spécificité de la représentation architecturale. La représentation picturale associé au «rendu», se définit finalement comme ce qui vient s’additionner plus ou moins de façon indépendante à la construction géométrique de l’espace; même si le type pictural ne suppose pas toujours une représentation «réaliste». On peut, par conséquent, constater qu’au travers de différents systèmes de figuration, les professionnels de l’architecture ont élaboré un panel de «codes intellectuels» leur facilitant la mise en oeuvre d’une pratique et d’une pensée au regard des fonctions de leur profession. Ces «codes intellectuels» sont étroitement liés à la discipline et à son évolution et plus particulièrement à l’histoire des doctrines appliquées.

LA CAO ET L’INFORMATIQUE APPLIQUEES AUX DESSINS D’ARCHITECTURE

Au commencement, les ordinateurs étaient des calculateurs. Leurs capacités à calculer alliée à des écrans et aux tables traçantes, ont rapidement été perçus comme des outils de production d’images. Puis les premiers systèmes informatiques produisant de façon interactive, basés sur un «paradigme de dessin »apparaissent. A partir des années 1960, un nombre important de systèmes informatiques, basés sur la création graphique, ont émergé et sont très largement appliqués dans le domaine de l’architecture. Ils intègrent des fonctionnalités et des activités diverses balayant les champs de la conception mais aussi de l’art numérique au cinéma.
Ces outils numériques dits de DAO ou CAO ou encore de synthèse d’images, ont pour but de saisir une représentation numérique d’un objet architectural.

Tour d’horizon des outils informatiques appliqués au dessin d’architecture

Des suites de logiciels informatiques fondés sur un modeleur 2D ou 3D ont été développés.
On peut citer la société Autodesk qui décline une série d’applications des domaines de la conception autour du produit AutoCAD, dans un premier temps. Puis on peut citer la société Abvent qui a développé le logiciel Archicad. Ces suites de logiciels ont pour but d’assister toutes les étapes du projet architectural.

Les logiciels de modélisation 3D

Les logiciels de modélisation 3D sont nombreux et variés mais sont tous basés sur le principe e modélisation de la géométrie d’une scène 3D à représenter. On peut citer des programmes standards tels que Blender, Strata 3D, 3D Studio Max ou encore Rhino. Afin de produire des images ou des animations, les étapes de réalisation passent par de nombreuses transformations et manipulations, en saisissant des objets géométriques simplifiés (point et ligne) ou à l’aide de formes primitives pré-établies comme la sphère ou les surfaces plus généralement. Ils existent aussi des bases de données d’objets pré-construits tels que l’objet fenêtre ou mur.
Ainsi, c’est un processus «constructif» de modélisation qui est mis en oeuvre. Cependant, ces manipulations sont parfois contraignantes et demandent une certaine maitrise. Elles intègrent une certain caractère répétitif où le processus devient mécanique, du fait de l’ordre dont doit procéder le concepteur pour saisir son modèle.
Ainsi, les logiciels de Conception Assistée par Ordinateur ont évolué vers une démarche de gestion du projet de conception, en optimisant les capacités de calcul et de précision de l’ordinateur.
Ils favorisent le passage à la fabrication.

Les moteurs de rendu

Depuis les années 1970, le rendu d’objets 3D est devenue une discipline à part entière du domaine de l’infographie. L’évolution des techniques de rendu s’est développée simultanément avec l’évolution de la modélisation et de l’infographie. Ces dernières ont été rendues possibles grâce au développement des technologies informatiques telles que l’évolution des cartes graphiques ou encore de la mémoire.
L’acte de produire une image finale symbolisée par ce que l’on nomme “l’étape de rendu” (rendering) implique la création par l’ordinateur d’une image d’après les informations de mise en scène qui lui ont été fournies, pixel par pixel. Les éléments qui doivent être définis par le concepteur et qui entre en compte dans la création de l’image sont par exemple la position des éléments dans le cadre, ou encore la manière dont ils doivent être éclairés, … etc. Par ailleurs, la description d’objets 3D comprend la géométrie,, la texture, l’information d’ombrage et le point de vue.
Les aspects les plus délicats du rendu sont liés à la lumière. C’est grâce à ce facteur que la scène est rendu visible. Elle va nous donner des indications quant aux positions des sources, aux couleurs et aux matières des différents objets et surfaces présents. Ainsi elle apporte le caractère ou l’atmosphère de la scène. La mise en place du modèle géométrique et de la mise en scène se distinguent de l’étape de servant reproduire les différents modèles texturés dans l’espace et simuler les propriétés lumineuse et optique, en raison du très grand nombre d’opérations mathématiques nécessaires à cet effet.
Ces dernières années, le développement en infographie 3D s’est centrée sur les moteurs de rendu 3D, en raison d’un manque de performance et d’efficacité de la production d’image tant au niveau du temps de calcul qu’au niveau de la qualité.
Par conséquent, depuis une dizaine d’années, les éditeurs de moteurs de rendu 3D se sont focalisés sur l’amélioration du temps de rendu d’une part, mais aussi sur la qualité et en dernier ressort sur le « Rendu en Temps réel », véritable fer de lance des moteurs performants.

La saisie de modèles informatisés

Relation avec la démarche du concepteur

Les outils informatiques semblent tout à fait adaptés pour la représentation d’un objet suffisamment avancé se référant à un objet presque tangible. Mais ces logiciels ne semblent pas être adéquats pour manipuler des données imprécises que l’on manipule lors des premières phases de conception et plus précisément lors des phases de résolution du problème, comme énoncé précédemment. Les processus de construction du modèle de représentation induit par les outils numériques mettent en avant plus d’aspects tels que la forme ou l’enveloppe au détriment des aspects d’ordre fonctionnel que le concepteur prend en compte.
La rigueur imposée par les modèles de construction géométrique mis à disposition par ces outils ne rentre pas en adéquation avec l’aspect évolutif et itératif dans la génération de solutions nouvelles.
Il semble donc, que la démarche constructive et mécanique de la modélisation 2D ou 3D, avec les caractéristiques précises des données mise à disposition, ne puisse se substituer au croquis.
Par ailleurs, l’adaptation du concepteur à ce type de support informatique parait trop fastidieuse dans les premières phases du contexte créatif sous peine de fermer des chemins de solutions.
Daniel ESTEVEZ met en avant justement ce phénomène, en soulevant l’importance du changement d’espace de travail. Il souligne les difficultés de gérer certains aspects qui ne sont pas percevable dans le modèle en construction. Il fait ici référence à la prise en compte d’aspects tels que la compréhension des notions d􀀃‘espace d’objet et d’image, à la gestion de la mémoire ou à d’éventuelles pannes de la machine, qui ne règnent pas avec l’utilisation d’une feuille de papier et d’un crayon􀀃40. Ce qui se rapporte aussi au statut que tient le calque comme support d’exécution.

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Table des matières

INTRODUCTION GÉNÉRALE
Présentation du sujet de recherche
Etat des savoirs
Problématique de la recherche
Hypothèses
Méthode d’enquête
Corpus d’étude de représentations graphiques
PARTIE 1 LES APPORTS THÉORIQUES 
INTRODUCTION
Chap 1 LA CONCEPTION 
1.1 D’un point de vue général
1.11 Exploration
1.12 Génération de solution
1.13 Evaluation
1.2 En architecture : le modèle de Jean-Charles LEBAHAR (1983)
1.21 Le diagnostic architectural
1.22 La recherche de l’objet par simulation graphique
1.23 L’établissement du modèle de construction
Chap 2 LA REPRESENTATION EN ARCHITECTURE
2.1 Définition générale
2.2 Catégorisation de l’image en architecture : Le modèle de Jean-Paul JUNGMANN (1996)
2.21 Support de conception : images en amont et images de projet
2.22 Support de communication : images fantaisies architecturales et images en aval
2.3 Classification de Daniel ESTEVEZ (2001) : Le dessin spéculatif, le dessin descriptif et le dessin prescriptif
2.31 Le dessin spéculatif
2.32 Le dessin prescriptif
2.33 Le dessin descriptif
2.4 Différentes dimensions de la représentation en analyse architecturale
2.41 La dimension fonctionnelle de la représentation
2.42 La dimension culturelle de la représentation
Chap 3 La CAO ET INFORMATIQUE APPLIQUÉES AUX DESSINS D’ARCHITECTURE 
3.1 Tour d’horizon des outils informatiques
3.12 Les logiciels de modélisation 2D
3.13 Les logiciel de modélisation 3D
3.14 Les moteurs de rendu
3.2 La saisie de modèles informatisés
3.21 Relation avec la démarche du concepteur
3.3 Association de logiciels et «usage transgressif»
3.31 Association de logiciels
3.32 «Usage transgressif»
PARTIE 2 L’ETUDE DE CAS
INTRODUCTION
Chap 1 PRESENTATION DU TERRAIN D’ÉTUDE : Agence Scalene Architectes
1.1 Généralités
1.2 Organisation de la structure étudiée : les différents acteurs
1.3 Philosophie de l’agence Scalene Architectes : Architecture= Potentiels
1.31 Les expériences : les potentiels sensibles
1.32 Les signes : les potentiels d’usage
Chap 2 UTILISATION DES OUTILS NUMÉRIQUES DANS LA RÉSOLUTION DU PROJET 
2.1 Les outils de conception
2.11 Les cahiers d’analyses, d’enjeux et de stratégies
2.12 Les planches prédictives
2.13 Les collages
2.14 Dessin géométral : plans – coupes – élévations
2.15 Maquette numérique 3D
2.16 Perspectives
Chap 3 INFLUENCE SUR LA PRODUCTION ET GRAPHIQUES ET SUR LES MODES DE REPRÉSENTATION 
3.1 Influence sur la production graphique
3.11 Dessin Assisté par Ordinateur ou Conception Assisté par Ordinateur ?
3.12 Construction de l’image par stratification
3.2 Influence sur les modes de représentation
3.21 Les apports des modèles informatisés
3.22 L’image de rendu
Chap 4 CONCLUSION 1
CONCLUSION GÉNÉRALE
BIBLIOGRAPHIE

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