Memoire expose samir_alqeisi

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

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Un niveau méta pour la définition géométrique d’objets architecturaux
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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

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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

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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

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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.

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Terrain d’expérimentation
La ville de Cracovie

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La définition des silhouettes de Portails d’édifices
Terrain d’expérimentation
Objets architecturaux : Portails d’édifices

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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.

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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.

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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

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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,

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Méthodologie du travail : Analyse architecturale
Un modèle générique
L’application du modèle

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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

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 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

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Expérimentation
Les cas d’étude

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Expérimentation
Exemples détaillés
I. Portails de style « Arc plein cintre »

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Portails de style « Arc plein cintre »
a) Isoler les éléments du modèle

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Les paramètres qui génèrent :
La géométrie de chaque objet
Son emplacement
Ses relations avec les éléments voisins et l’objet
père.
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

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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 :

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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 ».

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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)

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Créé…
Redimensionn
é
Situé
Illustration de la méthode
Corps du
piédroit

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Illustration du résultat

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I. Le fronton en arc
Expérimentation

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 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).
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

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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

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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.

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