Memoire expose samir_alqeisi

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Un niveau méta pour la définition géométrique d'objets architecturaux

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Memoire expose samir_alqeisi

  1. 1. UMR CNRS 694 MAP Groupe de recherche pour l’Application des Méthodes Scientifiques à l’Architecture et à l’UrbanismeGAMSAU 03/07/20032 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux Mémoire présenté par : Samir AL QEISI Université de Droit, d’Économie et des Sciences d’Aix-Marseille (U3), Université de la Méditerranée (U2), Université de Provence (U1), École Nationale Supérieure des Arts et Métiers DEA MCAO Informatique- Automatique- Systèmes Option A : Conception de produit et de système de production Stage de recherche effectué sous la direction de M. Jean-Yves BLAISE
  2. 2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Plan de l’exposé 1. Contexte de travail 1. Le projet ARKIW : objectif général 2. Objectif et problématique de l’étude 2. Terrain d’expérimentation 1. La ville de Cracovie 2. Objets architecturaux 3. État de l’art 1. Elaboration d’un modèle de l’objet architectural 2. Représentation trois dimensionnelle 4. Méthodologie du travail 1. Analyse architecturale 1. Un modèle générique 2. Variations du modèle 2. Implémentation 1. Choix technologique : VRML 2. Développement des maquettes 3D en VRML 4. Expérimentation 1. Les cas d’études 2. Exemples détaillés 4. Conclusions et axes de recherche I II
  3. 3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Mettre en oeuvre un ensemble de dispositifs de représentation tridimensionnelle de l’édifice utilisables comme interfaces de navigation dans un système d’informations documentaires sur l’architecture patrimoniale, et tirant parti des technologies du Web. objectif général Contexte du travail Le projet ARKIW
  4. 4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Concepts architecturaux Création des classes Modèle objet La mise en oeuvre de formalismes génériques de représentation de la géométrie d’objets architecturaux Langage de programmation orienté objet Représentation informatique tridimensionnelle Création des scènes Langages de représentation 3D Documentation patrimoniale Morphologie générique Maquettes 3D Contexte du travail Objectif et problématique de l’étude
  5. 5. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Contexte du travail Objectif de l’étude / l’hypothèse Répondre au besoin de capitaliser les connaissances typologiques pour assister la création des maquettes 3D symboliques Nous avons fait l’hypothèse qu’il est possible de représenter des objets architecturaux par un modèle tirant parti du formalisme objet, et de les modéliser d’une façon géométrique générique.
  6. 6. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Terrain d’expérimentation La ville de Cracovie
  7. 7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI La définition des silhouettes de Portails d’édifices Terrain d’expérimentation Objets architecturaux : Portails d’édifices
  8. 8. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI État de l’art Elaboration d’un modèle de l’objet architectural  Identification et organisation de concepts architecturaux  Définition de l’entité architecturale comme un élément d’architecture isolable… et qui a des propriétés :  Morphologiques  Attributs propres à la classe générique (mur, base, baie, …)  Attributs de calage, principalement hérités de la classe de base entité  Non géométriques  Hérités de la classe générique entité ou de ses descendants (matériau, densité …)  Hiérarchie de concepts  Le concept est positionné à l’intérieur d’une hiérarchie de classes.  La définition morphologique des concepts sert de linge de division au modèle.
  9. 9. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI État de l’art Représentation trois dimensionnelle  Aujourd’hui, la production de maquettes numériques répond à des cahiers des charges distincts :  Les maquettes en formats propriétaire (outils de CAO-DAO), produites à partir d’interfaces utilisateur faciles à prendre en main, permettent de produire des images de qualité mais n’intègre pas ou peu la notion de modèle.  Les maquettes en formats dits d’échange ne restituent pas la richesse du modèle.  Les maquettes en format standard pour le Web VRML (Virtual Reality Modelling Language, format de scènes 3D interactives en ASCII) sont potentiellement fidèles au modèle, indépendantes des applications de CAO DAO mais produisent des images de qualité moindre.
  10. 10. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Conclusions de la première partie  Problématique…  Objectifs…  La mise en oeuvre de formalismes génériques de représentation de la géométrie d’objets architecturaux  La capitalisation des connaissances typologiques pour assister la création des maquettes 3D symboliques  Hypothèse…  La possibilité de représenter des objets architecturaux par un modèle tirant parti du formalisme objet, et de les modéliser d’une façon géométrique générique.  Méthodologie à utiliser  Elaboration d’un modèle objet : analyse architecturale  Implémentation : représentation 3 dimensionnelle  Echantillon pour l’expérimentation  Contexte : la ville de Cracovie  Objets : portails d’édifices I 1. Méthodologie du travail 1. Analyse architecturale 1. Un modèle générique 2. Variations du modèle 2. Implémentation 1. Choix technologique : VRML 2. Développement des maquettes 3D en VRML 2. Expérimentation 1. Les cas d’études 2. Exemples détaillés 3. Conclusions et axes de recherche PROJET DE RECHERCHE
  11. 11. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Méthodologie du travail Analyse architecturale  Objectif :  Identification des éléments du portail et leurs relations.  Méthode :  Définir un ensemble de concepts aptes à représenter le « portail » comme un objet au sens de la formalisation informatique.  Logique de l’analyse :  S’appuyer sur les connaissances du domaine de l’application.  Résultat :  L’objet architectural sera décomposé en entités ayant des relation hiérarchique,
  12. 12. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Méthodologie du travail : Analyse architecturale Un modèle générique L’application du modèle
  13. 13. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Niveau I : L’existence ou non de certains éléments (comme l’existence, ou non existence d’un fronton) ; Niveau II : Variations de formes, mais avec la même logique géométrique de construction de la forme (les mêmes paramètres) ; Niveau III : Différence de logique géométrique de la forme, autrement dit, les paramètres nécessaires pour modéliser la forme ne sont pas les mêmes. Trois niveaux de variation entre les portails Méthodologie du travail : Analyse architecturale Le modèle général et les variations de styles
  14. 14. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI  Choix technologique : VRML  Objectifs :  La construction et la définition d’objets d’une façon générique  Construire une scène à l’extérieure d’un outil d’un modeleur géométrique  Développement des maquettes 3D en VRML  Aspect essentiels :  Interaction utilisateur  L’instruction « PROTO » permet de définir un prototype d’objet paramétrable.  Nœuds « Transform » et « Switch »  Jeu de primitives géométriques comme nœuds de base de langage Méthodologie du travail Implémentation
  15. 15. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Expérimentation Les cas d’étude
  16. 16. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Expérimentation Exemples détaillés I. Portails de style « Arc plein cintre »
  17. 17. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Portails de style « Arc plein cintre » Analyse architecturale a) Isoler les éléments du modèle
  18. 18. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Les paramètres qui génèrent : La géométrie de chaque objet Son emplacement Ses relations avec les éléments voisins et l’objet père. Portails de style « Arc plein cintre » Analyse architecturale b) Fixer les paramètres de la géométrie des éléments La forme et les dimensions des objets sont déterminées au niveau des entités, le niveau le plus fin de l’identification du modèle Capitaliser les connaissances Faciliter la réutilisation d’éléments du modèle et leur intégration dans d’autres modèles
  19. 19. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Portails de style « Arc plein cintre » Analyse architecturale Considérer les différences de type du profil comme une variation de niveau III, et élaborer un modèle de portail distinct pour chaque type de profil ; Les considérer comme variation de niveau II, et utiliser le type du profil comme l’un des paramètres de la géométrie. c) La définition des profils des éléments Deux choix pour représenter une telle entité sont possibles :
  20. 20. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Portails de style « Arc plein cintre » Développement en VRML / 1 1. Déclaration des PROTOS :  La première partie du fichier contient Les PROTOS qui font la déclaration des entités les plus fines du modèle  (ProfilBasePied, CorpsBasePied, etc…) ;  En deuxième place, viennent Les PROTOS qui déclarent les entités de la classe supérieure, en utilisant les PROTOS qui représentent les entités les composant  (les PROTOS « ProfilBasePied » et « CorpsBasePied » sont utilisés pour construire le PROTO « BasePiedroit » ;  La déclaration hiérarchique des PROTOS continue d’une manière ascendante jusqu’à celle qui déclare le PROTO « Portail ».
  21. 21. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI 2. La structuration de la géométrie de la scène :  Les objets sont créés par l’utilisation des nœuds « IndexedLineSet » ou « IndexedFaceSet »  Chaque objet est créé au point de l’origine.  Les dimensions totales paramétrables de l’objet créé, ont comme valeur (1 unité) dans les trois axes principaux (X, Y, Z).  Chaque objet est dimensionné et situé par l’appartenance à un nœud Transforme. Avec les champs (scale et translation). Ses champs ont des valeurs par défaut affectées lors de la déclaration du PROTO.  Les valeurs exactes seront données lorsque le PROTO est utilisé à la création du PROTO de l’objet père.  Le nœud Switch est utilisé pour passer d’un nœud à un autre (cas des profils) Portails de style « Arc plein cintre » Développement en VRML / 2
  22. 22. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Portails de style « Arc plein cintre » Développement en VRML / 3 Créé… Redimensionn é Situé Illustration de la méthode Corps du piédroit
  23. 23. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Exemples détaillés Portails de style « Arc plein cintre » Illustration du résultat
  24. 24. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI I. Le fronton en arc Expérimentation Exemples détaillés
  25. 25. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI  Le problème de l’objet à plusieurs repères  La particularité de cet exemple concerne la façon dont la géométrie du fronton est identifiée. Contrairement au premier exemple, les dimensions du fronton sont déterminées par la somme de deux valeurs. Autrement dit, dans la figure, les coordonnés du point (P) dépendent de la largeur du piédroit (valeurs A, B) et la largeur du porte (C). Exemples détaillés Le fronton en arc  Solution propose  La modélisation du fronton n’est possible que par l’introduction d’un nouveau paramètre, (la largeur du fronton). Ce paramètre doit être fourni par l’utilisateur, bien qu’il ne soit pas nécessaire dans le raisonnement de l’architecte.  Cela montre un point de faiblesse de la démarche proposée, où la logique de l’expert du domaine de l’architecture ne correspond pas totalement à celle du formalisme informatique. P AA B B D= C+B C B
  26. 26. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Conclusions  Les développements en cours  La possibilité de la définition d’objets architecturaux, d’une façon géométrique générique.  La méthodologie de travail consistait de deux étapes : l’analyse architecturale, et l’implémentation en VRML.  La logique architectural vs le formalisme objet  La possibilité de représenter un jeu de connaissances architecturales par un modèle tirant parti du formalisme objet.  La forme architecturale vs la maquette 3D en VRML  Pour plusieurs cas étudiés, les paramètres de la géométrie et de la morphologie de l’objet architectural, telles que fournit l’expert du domaine, pouvaient être directement utilisées pour la construction de la maquette en VRML.  Dans d’autres cas, la logique architecturale ne correspondait pas totalement à celle du formalisme informatique. Nous y avons proposé des solutions particulières à chaque fois, par l’ajout de paramètres importés de la logique informatique. Néanmoins, cela montre un point de faiblesse de la démarche proposée.  La capitalisation des connaissances  La réutilisabilité possible grâce à la modélisation d’objets comme des prototypes définis en VRML, démontre la capacité de la démarche à capitaliser les connaissances typologiques pour assister la création des maquettes 3D symboliques
  27. 27. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Axes de recherches  L’étude de la possibilité d’appliquer la démarche présentée ici sur d’autres éléments de l’architecture patrimoniale (comme les silhouettes des façades de bâtiments par exemple)  Tester le modèle proposé avec d’autre langage de programmation (comme MEL ou Java3D)  Tester la possibilité d’intégrer la création des maquettes 3D dans une application conçu avec Java ou Perl, ayant comme l’une de ses fonctionnalités de prendre en charge les calculs des paramètres des formes complexes, à partir des paramètres simple fournis par l’expert du domaine de l’application.
  28. 28. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Samir AL QEISI Merci de votre attention…

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