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Submitted on 15 Oct 2020
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Scriptographie architecturale
Dominique Jézéquellou
To cite this version:
Dominique Jézéquellou. Scriptographie architecturale : concepts et outils de base. [Rapport de recherche] 0762/92, Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Bretagne; Groupe de recherche en informatique et conception architecturale (GRICA); Ministère de l’équipement, du logement et des transports / Bureau de la recherche architecturale (BRA). 1991, pp.63. �hal-02968255�
ECOLE D'ARCHITECTURE DE BRETAGNE
? /îO ° ^
GRICA
Groupe de Recherche en Informatique et Conception Architecturale 44, Bd de Chézy - 35000 Rennes
SCRIPTOGRAPHIE ARCHITECTURALE
Concepts et outils de baseDominique JEZEQUELLOU
Rapport de R echerche Décem bre 1991
Contrat n° 90 01397 oo 223 75 01
Ministère de l'Equipem ent, du Logement, des T ransports et de l'Espace
Direction de l'Architecture et de l'Urbanisme Sous-Direction des Enseignements et des Professions
SCRIPTOGRAPHIE
Concepts et
ARCHITECTURALE
outils de base
Le présent document constitue le rapport final d'une recherche remise au Bureau de la Recherche Architecturale en exécution du programme de recherche mené par le Ministère de l'Equipement, du Logement, des Transports et de l'Espace avec le Ministère de la Recherche et de la Technologie. Les jugements et opinions émis par le responsable de la recherche n'engagent que leur auteur.
Table des Matières
1. In tro d u ctio n 2
1.1. Positionnement du travail 2
1.2. Problématique 3
2 . Le processus de conception 5
2.1. Concepts et aspects généraux 5
2.2. Modes de fonctionnement 5
2.2.1 Mode ascendant 5
2.2.2 Mode descendant 8
2.2.3 Une dualité dynamique 11
2.3. Un essai de modélisation 11
3 . La scriptographie 15
3.1. Concepts de base 15
3.2. Une composante du mode de production 20
4 . Des modèles informatiques 22
4.1. Aspects impératifs et déclaratifs 22
4.2. Rappel : la logique temporelle 25
5 . Un essai de mise en oeuvre 27
5.1. Un ilôt urbain 27
5.2 Spécifications 29
5.3. Résolution 33
6. P e r sp e c tiv e s 37
6.1. La scriptographie et sa valeur déclarative 37
6.2. Sa mise en oeuvre 38
1.
Introduction
1 .1 . Positionnem ent du trav ail
Toute l'évolution de la pensée n'a cessé d'osciller entre d'une part, un comportement de prudence qui tend à appuyer toute action humaine sur des connaissances irréductibles avec une volonté extrême de s’approcher au plus près des valeurs d'objectivité que l'on peut
appliquer à la connaissance scientifique et d'autre part un
comportement périlleux qui consiste à faire éclater tout état de connaissance constituée en modèle, à partir du moment où celui-ci engendre une production procédant par accumulation, rentabilisation des acquis.
L'entropie conduit à la rupture, mais enclenche aussi un processus d'évolution.
Notre fin de siècle est une période de lucidité où l'on doit prendre acte des échecs et illusions générés par les modes de pensée fonctionnant par isolement et reproduction d'un aspect de la réalité. L'enjeu est d'apprendre à gérer une complexité par réductions des in c e rtitu d e s et non par apprentissage d’une croyance en des systèmes globaux. La science a perdu son ambition déterministe au profit d'une
ouverture vers un questionnem ent p erm an en t.
D'autre part, la fin du XIXe siècle et le début du XXe ont marqué plusieurs ruptures importantes dans le domaine des arts dont nous n'avons probablement pas encore tiré toutes les conséquences dans le champ de l'architecture.
Le premier de ces évènements est sans aucun doute la remise en question de l'espace de la perspective hérité de la renaissance. Les artistes de la deuxième moitié du XIXe, des impressionnistes aux fauves ont travaillé sur les rapports de la couleur et de la forme. Marquant ainsi un recul de la seule référence spatiale pour représenter les formes, ils ont ouvert la voie à d'autres expériences.
Parallèlement, en histoire de l'art commence un débat sur la valeur de la perspective et dans le domaine des sciences apparaissent de nouvelles bases théoriques remettant en cause les concepts d'espace et de temps.
L'expérience cubiste a eu deux conséquences principales pour ce qui nous concerne. La superposition des points de vue, la dissociation des lignes, des surfaces et des couleurs nous renvoient à de nouvelles possibilités d'exploration spatiales et ceci dans les deux domaines de la représentation d'un existant et de la conception d’un objet à venir. Le contenu de la représentation n'est plus le même, mais sutout, la peinture libérée de l'imitation peut devenir représentation opérative dans le cadre de la conception. Juan Gris a écrit: "Cézanne fait un cylindre d'une bouteille, je fait une bouteille d'un cylindre" [BEN79]. Ceci a pour nous la conséquence fondamentale de conférer un nouveau statu t à la représentation dans le processus de conception.
D'autre part, l'architecture en tant qu'activité professionnelle a beaucoup évolué durant la même période. Il est intéressant, pour marquer le tournant de l'architecture moderne, de rappeler ici la définition qu'en donnait William Morris en 1881:
"L'architecture signifie la prise en considération de tout l'environnement physique qui entoure la vie humaine; nous ne pouvons pas nous y soustraire, tant que nous faisons partie de la civilisation, car l'architecture est l'ensemble des modifications et des variations introduites sur la surface terrestre pour répondre aux nécessités humaines, à la seule exception du désert proprement dit" [MOR47].
Cette définition extensive de l'architecture montre bien que la
prise en compte de la vie hum aine à la fois comme systèm e de
r é f é r e n c e et comme système de validation inaugure le champ de l'architecture moderne. C'est selon cette définition que nous aborderons la question du processus de conception.
1 .2 . P r o b lé m a tiq u e
Ensemble de techniques permettant le traitement automatique de l'information, l'informatique est une technologie fédératrice des autres. Ses développements les plus récents aboutissent à la création d'outils interactifs et conviviaux dont la simplicité d'utilisation gomme la haute technicité de leur fonctionnement interne. L'outil informatique, au sens large, possède un potentiel d'usage et d'efficacité énorme si l'on considère les possibilités technologiques actuelles et à venir. Ses caractéristiques principales sont les suivantes :
. Très grande capacité de stockage . Rapidité du traitement
. Multiplicité des points de vue (du fait de la dissociation entre la représentation interne des données et leur format d'édition) . Aptitude à structurer les connaissances
. Possibilité de simuler le raisonnement humain et de manipuler artificiellement du sens . Puissance de communication
(échange de données avec le monde extérieur)
Dès lors, nous ne pouvons que regretter la faible utilisation de ce potentiel dans les outils informatiques dédiés au travail de l'architecte. L'usage actuellement fait, dans l'élaboration du projet architectural, de tels outils ne tient pas compte de leur potentiel d y n a m iq u e qui les rendrait capables, non seulement de représenter et simuler une réalité à des fins médiatiques, mais aussi de gérer le "flou", l'in d é te rm in a tio n , stimuler l’imagination en déclenchant de nouvelles interrogations.
De plus, par leur approche essentiellement a s c e n d a n te (c'est à dire une démarche dans laquelle l'utilisateur spécifie une à une les valeurs des entités manipulées), les outils de dessin assisté par ordinateur (DAO) ne permettent pas de prendre en compte l'aspect global du processus de conception.
La problématique de nos travaux est de rechercher et
d ' e x p é r i m e n t e r les modèles inform atiques et les outils aptes à
dynamiser le processus de conception appliqué à l'objet architectural, et à permettre un contrôle interactif, non seulement de l'objet conçu et communiqué, mais aussi de l'objet vécu par l'usager. Pour ce faire, nous avons retenu une méthode de conception particulière, basée sur un scé n ario qui décrit l'environnement architectural selon le point de vue d'un usager se déplaçant dans la scène à construire.
Ce rapport tente de cerner la composante s c r i p t o g r a p h i q u e (néologisme) du processus de conception. Après avoir explicité les concepts et outils de base liés à la démarche, nous présentons une première tentative de mise en oeuvre.
2.
Le processus de conception
2 .1 . Concepts et aspects généraux
Concevoir en architecture, c'est concevoir un objet d'une nature très particulière puisqu'il s'agit d'un objet habité qui va se situer dans un contexte lui-même habité. De part sa condition d'objet, nous avons affaire à un tout qui se pose en tant que tel, tout en définissant ses relations avec son environnement. Le projet est donc projet d'une totalité. Mais par sa nature de projet, il est un objet en devenir; c'est à dire une idée en train de se formuler et de se concrétiser. Etant inachevé, il est un objet en partie indéterminé. Projeter, c'est travailler avec l'incertitude et l'équivoque.
Nous examinerons ces deux aspects de l'objet en projet que sont
l ' i n d é t e r m i n a t i o n et la g l o b a l i t é selon deux modes de
fonctionnement du processus de conception qui peuvent apparaître contradictoires mais qui sont très complémentaires. Les m o d e s a s c e n d a n t s et d e s c e n d a n t s que nous aborderons successivement, permettent de nous éclairer sur le caractère à la fois global, fragmentaire et porteur d'indétermination du processus de conception. Le mode ascendant consiste en une énonciation explicite - im p érativ e - de chacunes des valeurs des paramètres utlisés; A l'inverse, le mode
descendant s'exprime à l'aide d'énoncés implicites - d é c l a r a t i f s -
définissant une totalité qui se précise peu à peu par raffinements successifs.
2 .2 . Modes de fonctionnem ent 2.2.1. Mode ascendant
Le mode ascendant est sans aucun doute le plus immédiat à identifier tant la formation analytique que nous avons reçue est prégnante. Notre esprit est habitué à séparer, à isoler, à classer, à hiérarchiser. Nous essayons toujours de disséquer la réalité en chaînes d'éléments simples. Cette attitude de l'esprit qui existe dans l'analyse d'une perception par exemple, existe aussi dans l'acte même de projet selon un mode bien différent. Il ne s'agit pas en effet de décomposer par l'analyse un objet existant, mais de composer analytiquement un objet à venir par cumulation d'unités élémentaires.
L’indétermination dans la fragmentation
L'approche ascendante rend compte du processus de conception par une énonciation explicite et impérative. Chaque élément du projet est formulé par description cumulative de chacune de ses composantes. Mur, plancher, plafond, porte ou fenêtre: chaque élément envisagé a sa valeur d'objet en soi et vient s'additionner en une somme d'objets constituant un objet plus vaste les incluant tous.
Ce processus est à mettre en relation avec la structure du programme. A partir de l'analyse et du développement de ce dernier, le concepteur met en place sa propre compréhension du problème qui lui est posé. Il se construit la représentation particulière qu'il se fait des usagers futurs et du commanditaire en fonction de sa propre culture et de ses expériences. Il rassemble une somme d'informations qui viennent en complément du programme. Ceci constitue le cadre qu'il se donne et
qui est l'élargissement, l'interprétation du cadre fourni par le
commanditaire. Sans développer plus ce point qui n'est pas notre propos ici, cela nous permet, malgré tout, de mieux cerner de quelle manière
apparaissent dans ce cadre préétabli les premiers éléments
fragmentaires du projet.
Le programme proposé au concepteur a toujours une structure analytique. La commande y est décomposée en éléments les plus précis possibles en cherchant à éviter l'équivoque. Chaque action, chaque relation repérées par le commanditaire, y sont explicitement décrites de manière à limiter l'interprétation possible au moment de la phase de
conception. Confronté à cette somme de données, le concepteur
commence à élaborer des solutions formelles très partielles,
fragmentaires. Elles répondent à l'analyse programmatique. Un ou plusieurs éléments du programme déclenchent une réponse précise qui n'aborde que les questions posées par ces quelques données de base. A une volonté exprimée de relier deux activités correspond un passage, une porte, une passerelle ou un corridor par exemple. Dans la plupart des cas, ces solutions formelles ne sont ni reliées ni coordonnées entre elles. Elles sont volontés ponctuelles et se trouvent dispersées dans l'ensemble du projet; d'ou une première cause d'indétermination. Alors que seules sont définies quelques options ponctuelles, le reste du projet n'est pas traité.
Peu à peu, alors que les solutions formelles s'additionnent, se pose le problème de leur pertinence et de leur mise en cohérence. Les contradictions entre éléments programmatiques et dispositifs formels fragmentaires et entre ces derniers sont fréquentes. Elles se résolvent ici par une démarche de simulation/évaluation en termes de compromis et de priorités entre éléments partiels. Au cours de l'opération de cumulation lors de l'approche ascendante, la validation des solutions proposées s'opère d'une part par rapport au cadre programmatique tel que nous l’avons envisagé plus haut et d’autre part par la confrontation des fragments architecturaux entre eux. Deux ordres de critères sont mis en relation: des critères d'usage et des critères d'espace. Progressivement, la cohérence du projet s'installe par l'articulation des solutions partielles en séquences de solutions qui établissent peu à peu la continuité du projet. Ces séquences sont validées en tant que séquences d'usage et en tant que séquences d'espaces. Ainsi les indéterminations se lèvent progressivement.
La globalité malgré la fragmentation
Mais, tant que le projet n'est pas amené à son terme, demeurent des solutions de continuité, autrement dit des indéterminations. Ces parties d’espace architectural, si elles ne sont pas encore définies, n'en sont pas moins prises en compte dans le projet sous forme d'une sorte de présence absente. Dès le départ, dans cette approche ascendante- impérative, la globalité de l'ensemble du projet est prise en compte. Des éléments occupent leur place avant d'être définis et concrétisés. Ils sont déjà sensibles parce qu'ils seront nécessaires. Les discontinuités ont une matérialité tangible mais indéterminée. A la cumulation des fragments connus s'ajoute la perception plus ou moins confuse d'autres fragments qui vont venir peu à peu s'associer, se combiner aux précédents ou bien, le cas échéant, les remplacer alors que la synthèse du projet se fait dans la mise au point de tous ses détails et dans les choix qui sont opérés.
L'approche ascendante est donc globale au sens où la conscience de l'existence du tout est antérieure à sa formulation et à la définition de tous ses éléments constitutifs. Cette globalité comporte des poches d'indétermination qui diminuent au fur et à mesure que le concepteur avance dans le projet par addition et cumulation des fragments. Mais l'approche ascendante par énonciation explicite impérative ne permet pas, comme nous pouvons le voir ici, de rendre compte de tous les aspects du processus de conception puisqu'elle le limite à une démarche additionnelle.
2.2.2. Mode descendant
Le mode descendant rend compte du processus de conception par une énonciation implicite déclarative. Le projet y est envisagé selon une description globale et progressivement affinée dans sa totalité. A première vue, il peut sembler nier le mode ascendant. Pourtant, cette seconde approche du processus de conception n'est pas antinomique de la précédente. Bien que contradictoires, elles entretiennent cependant des relations de complémentarité, d'imbrication et de simultanéité très fortes. Le processus de conception est en effet à la fois fragmentaire et globalisant.
L'indétermination dans la globalité
L'approche descendante peut se comparer à la notion d'esquisse. Ce terme vient de l'italien "schizzare" dont la signification est jaillir [SOU90]. Le trait principal de l'approche descendante serait donc dans le jaillissement, l'émergence globale et première des principaux éléments caractéristiques de la totalité du projet. Par là, nous entendons les principes essentiels qui vont orienter toute la recherche à venir et conditionner l'élaboration et la mise en cohérence de l'ensemble des parties et des détails du projet. C'est donc ce qui donne une direction aux décisions que le concepteur prend tout au long du processus qui nous intéresse ici. Mais l'esquisse n'est qu'une orientation, elle n'est pas limite précise. Elle est le support de l'ajustement et de l'évolution formelle du projet. Elle est donc elle-même inachevée et évolutive. Cadre approximatif de résolution, elle est, comme nous le verrons, avant tout point de rencontre.
Chaque concepteur développe un vocabulaire formel particulier au fil de ses projets. Il est porteur de ses propres expériences plastiques, de ses propres expérimentations spatiales. Cette écriture formelle lui est personnelle, il l'explore et l'expérimente lors de chaque projet. A chaque fois, avec sa culture formelle, le concepteur est confronté à un programme et à un site. Ceci constitue le noeud fondamental du processus de conception : la rencontre d'une expérience et d'un ensemble de données et de contraintes que l'on pourrait baptiser, par analogie avec d'autres domaines relevant de la création plastique, la loi du cadre.
La somme des seules contraintes ne peut déboucher sur une forme; elle n'est que le cadre à l'intérieur duquel la forme spatiale se développe. La conception du projet naît par la rencontre conflictuelle des choix du concepteur et des contraintes qui lui sont imposées. Construire sur une parcelle déterminée implique un environnement, un relief, des axes dominants. Et construire sur la base d'un programme déterminé implique des surfaces, des relations, des règles d'urbanisme. Ces différents types de contraintes permettent de définir un "encombrement général" ou volume global du futur bâtiment. Ce n'est pas encore la forme plastique du projet. Celle-ci naît non pas de l'application d'un vocabulaire formel sur ce volume défini, mais de la génèse de la relation volume global et expérimentation formelle dans une forme plastique d'une taille déterminée. Cette expérimentation formelle intègre la notion de vocabulaire formel mais la dépasse par le caractère d'indétermination lié à la pratique expérimentatrice. Le but visé est ici la résolution du projet dans un tout cohérent. Ceci amène donc le concepteur à définir d'abord une forme plastique qui est déjà une organisation architecturale globalisante.
Nous pouvons caractériser cette forme globale par la notion de "flou" au sens de la non figuration des détails. Les contours, les lignes, les volumes ne sont pas limités avec précision. Ils sont figurés dans tout le potentiel de leur ajustement futur. C’est à dire qu'ils commencent à exister par approximation. C'est l'incertitude de leurs limites et des détails qui les constituent qui crée ce flou à la fois dans l'idée et dans sa concrétisation ou simulation. Cette indétermination pour être maîtrisée et surmontée, pour être cadre de résolution, doit être intégrée aux représentations du projet au cours du processus de conception comme principe rendant possible l'évolution vers la précision et la cohérence du tout.
Ce flou implique donc incertitude et indétermination. La forme est imprécise. Elle est définie dans sa globalité mais n'a qu'une valeur limitée. L'indétermination est source d'équivoque et d'ouverture de sens. Bien sûr, ceci n'a de valeur que dans le dialogue qui a lieu entre le concepteur et ce qu'il est en train de concevoir. L'équivoque et l'indétermination ne sont ici riches de potentiel que dans la mesure où elles ouvrent la voie à l'exploration de solutions multiples. Le flou est expression du degré d'indétermination formelle. Il rend donc compte de la forme dans son inachèvement et sa totalité.
La validation par le tout et par les fragments
Nous voyons donc que la forme globale se crée et se valide dans les rapports qui s'instaurent avec le programme, le site et le vocabulaire formel du concepteur. Autrement dit, la forme globale est à la fois résultante et lieu de résolution du programme. Résultante parce que conditionnée par la compréhension que le concepteur a du programme; mais lieu de résolution parce que cadre formel à l'intérieur duquel les solutions fragmentaires s'organisent. Ainsi, nous avons affaire à trois groupes de critères de validation: le cadre programmatique, le cadre contextuel et le cadre formel ou forme globale intégrant dès l'origine la notion de vocabulaire formel.
La forme globale est d'autre part validée par la figuration progressive et la confrontation avec les détails. Nous retrouvons sous un autre angle ce que nous avions déjà évoqué précédemment pour ce qui concerne l'approche ascendante. Elle est donc fondamentalement évolutive et précisable puisqu'en cours d'achèvement. Contrairement aux fragments cumulables qui, en processus ascendant, sont achevés chacun en tant que fragments, la forme globale s'affine progressivement. Ses contours se précisent et se définissent peu à peu jusqu'aux détails. Sa cohérence en tant que totalité se concrétise par sa rencontre nécessairement conflictuelle avec la somme des fragments. Ceux-ci s'ajustent, se modifient pour se coordonner avec elle. Mais, elle aussi évolue en fonction de la place qu'ils occupent. Les séquences de
fragm ents formels résultants de fragm ents program m atiques
s'organisent et résolvent leurs solutions de continuité dans la forme globale et la totalité programmatique. Les choix que le concepteur opère, jouent de cette opposition/complémentarité entre le tout et les fragments.
Définissant ainsi une totalité qui se précise peu à peu par raffinements successifs, la forme globale est le cadre de la synthèse et de la cohérence du projet. L'essence même du processus de conception est ici dans l'opposition et la complémentarité de l'usage et de la forme, du fragment et du tout, de la précision et de l'indétermination.
2.2.3. Une dualité dynamique
Découper le processus de conception en deux modes distincts comme nous venons de le faire ici est évidemment artificiel. On comprend bien que les deux procédures sont intimement liées et que la démarche de projet est faite d'aller-retour constants entre-elles, l'une provocant l'autre et vice-versa. Le processus n'est absolument pas linéaire et combine à tout moment des modes et des échelles d'intervention différents.
Les caractéristiques que nous avons envisagées à propos du processus de conception ont de nombreuses implications sur les outils de représentation employés. L'indétermination qui doit être prise en compte à la fois dans la liaison entre les fragments et dans la globalité, est l'aspect fondamental de la simulation du projet à un temps donné. Elle en est le principe dynamique. Par l'ouverture qu'elle rend possible vers des solutions multiples, elle provoque l'expérimentation et l'investigation. Comme nous allons le voir par la suite, le processus de représentation du projet pour conserver ce potentiel dynamique doit répondre à ces impératifs. La représentation, en tant que concrétisation de l'idée, doit intégrer l’indétermination à la fois entre les fragments définis représentés et dans la représentation de la totalité inachevée. La représentation doit alors être évolutive pour autoriser la médiation entre l'idée et la concrétisation, par modification d'un état antérieur.
2 .3 . Un essai de modélisation
Une représentation approchée du processus de conception est un schéma [fig. 1] opérant initialement sur des expériences (impressions,
perceptions), des connaissances (savoir, m émoire) et des
indéterminations. Cet état initial soumis à sollicitation par l’expression d’une commande, génère un flot d’images mentales qui, sous l’action d'outils, trouvent progressivement leur traduction dans une proposition architecturale de plus en plus concrète. Pour cerner cette médiation, nous proposons d ’identifier les instanciations possibles des trois termes suivants : opérateurs, opérandes et opérations.
figure 1 : le processus de conception - schéma 1
Des opérateurs
Cela veut dire qu’il faut isoler des opérateurs de manipulation (tels que l’analogie, l’opposition, l’étude des rapports...), ainsi que les outils associés à ces opérateurs (dessin, collage, vidéo, informatique...).
Des opérandes
Cela revient à extraire la matière opérée issue de l’expérience perceptive, de la connaissance ou d’une indétermination. Nous aurons alors à "typer" les différentes informations manipulées pour les mettre en correspondance avec les opérateurs adéquats (en informatique notamment, nous verrons qu'à chaque type, chaque modèle de
représentation des informations, correspondent des modèles de
raisonnement et d'inférence spécifiques). Des opérations
Il s’agit d ’exhiber les étapes d ’opérations conduisant à une
formalisation, donc faire apparaître les différentes étapes de
détermination issues de l ’application des opérateurs sur les opérandes. Nous pouvons modifier notre premier schéma en y ajoutant la représentation suivante [fig. 2] : l'ensemble des étapes intervenant après l'apparition des premières images mentales jusqu'à l'élaboration du projet, n'est pas qu'une séquence d'application des outils, c'est une succession d'échanges entre un mode de production et un mode de pensée. Quelle que soit l'étape du processus de conception, un de ces deux modes est toujours ouvert, contrairement à un schéma, avec un
préjugé du monde, qui figerait le mode de production en "n" tout en
Formalisation du projet indéterminée
Formalisation du projet de plus en plus aboutie
Système fermé Système de plus en plus ouvert
figure 2 : le processus de conception - schéma 2
Ce schéma n'est pas complet car il y manque la représentation de l’aspect dynamique du processus de conception; c'est pourquoi nous y ajoutons des boucles de rétroaction [fig. 3], avec la mise en garde suivante : le procédé est cumulatif, il n'y a pas véritablement de retour
en arrière. Ces boucles sont plutôt l'expression d'une transformation
figure 3 : le processus de conception - schéma 3
Un schéma récursif
Le schéma complet est récursif car le processus ainsi modélisé conduit à un résultat par raffinements successifs d’une matière initiale. Enfin, il est dynamique car il associe deux démarches incrémentales duales; en effet, alors qu’un premier niveau d ’opérations transforme chacune des matières opérées, un second agit sur l’ensemble résultant. Cette double modélisation ascendante-descendante permet de rendre compte du processus de conception tel que nous l'avons présenté.
3.
La scriptographie
3 .1 . Concepts de baseNous donnons ici notre définition des concepts suivants : programme, concepteur, scénario, scène, séquence, trajet, point de vue, scénographie, esquisse.
Le programme
Notre travail ne porte pas sur la notion de programme, aussi nous
n'aborderons cette notion que pour l'envisager dans l'optique du scénario.
Le programme est le produit d'un premier pôle de décision : le maître d'ouvrage. En tant que titulaire de la décision d'engager un projet, il constitue ainsi le contenu même de sa commande. La structure générale du programme se développe selon les deux versants du quantitatif et du qualitatif. Par sa structure analytique, il garde un développement linéaire de juxtaposition d'éléments le plus précis possibles et donc le plus simples possibles pour éviter tout ambiguité et tout malentendu entre maître d'ouvrage et concepteur.
Le programme développe les caractéristiques des actions qui se déroulent au sein du projet. Elles se décomposent en activités et en relations qui s'établissent entre ces activités ainsi que tous les impératifs qui leur sont liés. Par là, le programme constitue les prémices de ce que l'on peut nommer une mise en scène des activités et des relations. Il contraint ainsi les articulations possibles du projet.
D'autre part, les aspects quantitatifs, par la définition impérative des surfaces, permettent de définir approximativement un volume global du projet. Une sorte d'encombrement volumique approché se met en place comme cadre de résolution et d'investigation du problème posé par le maître d'ouvrage.
Le programme ainsi envisagé nous fournit une partie importante de la matière nécessaire au concepteur pour envisager son travail sous l'angle du scénario. Cela délimite et fournit les points de repères nécessaires à l'orientation de son travail de conception.
Le concepteur
Après le maître d'ouvrage, le concepteur est le second pôle de compétences qui nous intéresse ici. De la même manière que pour le
maître d'ouvrage et pour le programme, nous n'envisagerons son rôle
que sous l'angle du scénario pris comme l'une des modalités possibles du processus de conception.
A partir du programme sur lequel il formule un double niveau de diagnostic, le rôle du concepteur est de lier usage et forme, de mettre au point un dispositif spatial répondant aux exigences du maître d'ouvrage. Tout d'abord, il prend comme point de départ la première évaluation qu'il fait du programme lui-même. Il opère ensuite une investigation du
problème qui lui est posé et un élargissement du contenu
programmatique. Par analogie d'usage ou d'expérience, de situation ou de qualités spatiales, il rassemble toute une masse d'informations
supplémentaires qu'il lui faut organiser selon un processus opératoire
ou second niveau de diagnostic. Plus qu'une situation de résolution de problème de type fonctionnaliste au sens mathématique du terme, ce travail est une situation d'exploration de problème.
Un double processus de représentation se met alors en jeu. Tout d'abord un processus de représentation du problème posé dans sa totalité et ensuite un processus de conception et de représentation du projet. La tâche du concepteur est bien là dans ce passage de l'usage à la forme qui va participer à la réalisation de cet usage. Le scénario sera donc pris dans son travail comme un instrument intermédiaire possible entre deux modes d'expression distincts: le mode littéraire d'expression des usages dans le programme et le mode d'expression graphique des éléments formels dans le projet.
Le scénario
Le scénario peut être considéré comme une étape intermédiaire entre le programme et le processus de conception formelle proprement dit. Par certains aspects, notamment de description d'ambiances, il peut apparaître pour le concepteur comme la première représentation du
projet. Le scénario lui permet de s'approprier en les exprimant les
contraintes formulées dans le programme. Il les fait vivre dans une représentation cohérente des usages. Il se construit par là une rep résen tatio n fictivem ent vécue des usagers.
Le concepteur aborde le scénario en se faisant lui même usager du projet qu'il doit concevoir. Il en tient lieu dans la mesure où il se met à la place des usagers réels. Il imagine ce que pourraient être leurs gestes et leurs perceptions. Il les met en situation dans un espace non encore conçu et par cette opération, débute le processus de production de la forme proprement dit.
La première qualité du scénario est de coordonner les contraintes d'usage et les premières indications d'ambiance formelle, dans le récit de différentes actions, au cours d'un trajet. Les activités enrichissent la forme et réciproquement, la forme enrichit les activités dans une confrontation complémentaire et contradictoire. Le scénario est donc le
premier instrum ent de réduction des contradictions et des
indéterminations que le concepteur a à sa disposition pour explorer son projet alors que celui-ci n'est pas encore, ou à peine, figurable par les moyens de la représentation graphique.
Le scénario permet, au sens littéral, de préfigurer le projet à venir par la description de la pratique quotidienne qui pourrait être la sienne une fois achevé. Son rôle est donc de permettre au concepteur de se mettre fictivement en état de parcours et d'usage en décrivant la représentation qu'il se fait de la pratique que pourra générer son projet. A partir d'une description des activités, des trajets, des relations et par conséquent des gestes, une cohérence d'usage se dégage peu à peu. Mais plus que cela, la description des gestes amène la description d'éléments d'ambiance qui leur sont liés et qui qualifient ainsi l'espace dans lequel ils se déroulent sans en figer trop tôt la forme.
Pour Tarkovsky, "le scénario est ... une structure fragile, vivante, toujours changeante... Le scénario ne sert que de prétexte à une exploration" [TAR89]. Concevoir en architecture, c'est être en situation
d’exploration de problème avons nous dit plus haut. Bien entendu, au
cinéma les problèmes sont fondamentalement différents mais le temps du scénario dans la démarche est très proche de celui que nous
envisageons ici. La même incertitude et la même fragilité affectent le
processus de conception à son stade initial. Ce temps où le concepteur qualifie la forme sans la définir est le moment privilégié où le projet se
développe progressivement dans toute son indétermination. Avant tout
ce processus vise à enrichir le projet en le confrontant à une vie, même fictive, et à en faire émerger la forme.
Mais la forme ne naît pas seulement des contraintes d'usage. Leur somme ne pourrait déboucher que sur un organigramme en trois dimensions éloigné du but recherché. Le résultat serait alors de l'ordre
du schéma de fonctionnement et non pas de la mise en forme c'est à dire ici d'une préfiguration du projet. Le scénario dépasse cette limitation par la description des ambiances qui font appel à la culture formelle du concepteur, à sa mémoire et à ses propres expérimentations spatiales. Nous voyons donc que le second volet du scénario, à côté de la description des usages, est le vocabulaire formel du concepteur. En
fonction de lui, la description des am biances form elles va être
orientée, circonscrite dans un champ de possibles.
Le scénario, tel que nous l'envisageons, a une forme écrite. Les
usages et les ambiances sont décrits par le langage n a tu re l, de
manière déclarative, sans viser à être une oeuvre littéraire en soit. Avant tout, il est un instrument d'exploration du projet, de description d'intentions d'usages et d'ambiances par des mots qui marquent les premiers éléments de liaison et de passage entre deux niveaux différents du processus de conception : l'usage et la forme.
Scène, séquence, trajet, point de vue
Le scénario, par sa structure, opère un découpage à plusieurs
niveaux selon trois axes principaux d'action, d'espace et de temps. Les activités sont décrites et localisées par des relations et des ambiances qui se définissent dans une succession ou dans une simultanéité et donc dans une durée.
Tout d'abord, le scénario permet de distinguer entre unité d'espace et unité d’activité. Au théâtre, le terme de scène est utilisé indifféremment dans l'un ou l'autre cas (unité de lieu ou unité d'action). En conformité avec le langage informatique usuel, nous définissont la scène selon une unité d'espace. Elle est donc l'intervalle d'espace défini comme cohérent où peuvent se dérouler une ou plusieurs activités. La scène forme une unité physique qui matérialise les qualités d'ambiance et les relations et articulations spatiales avec les autres scènes du projet.
L'unité d’activité est le second découpage opéré au cours du scénario. Le programme définit des usages qui se regroupent en activités cohérentes et compatibles. Elles sont disposées selon des modalités de juxtaposition, de liaison ou de séparation. Elles permettent
de définir les articulations d'usages essentielles au bon fonctionnement
du projet ainsi que l'adéquation des ambiances et des activités. Nous
nommons séquences ces unités d'activités.
La cohérence d'ensemble du projet résulte d’une coordination respective des scènes et des séquences. L'articulation du tout se fait dans le scénario par la description du trajet. A travers le déplacement, le concepteur met en évidence les relations des différents usages ainsi que les successions et les rapports des ambiances. La notion de trajet permet de développer la coordination des usages dans la continuité de l'espace.
Les scènes et séquences sont décrites au cours du trajet selon différents points de vue. Ces derniers, choisis à des moments significatifs du parcours, décrivent par cumulation d'angles complémentaires les éléments d'usage et d'ambiance. Ainsi se mettent en concordance les différentes données du projet. Les points de vue que l'on peut comparer aux "plans" du cinéma, sont une succession de cadrages décrits en se préoccupant de leur capacité à montrer la cohérence des usages et la continuité spatiale.
La scénographie
Nous employons le terme de scénographie également par analogie avec le domaine théâtral. Dans le scénario tel que nous l'avons défini, la succession de l'ensemble des scènes permet progressivement d'aborder la définition des formes architecturales de chacune d'entre-elles. Chaque point de vue, se matérialise par des éléments d'espace définissant son contenu. Ces éléments se regroupent en un ensemble de constituants matériels des différentes scènes. La scénographie est donc la prise en compte et la coordination de tous ces éléments matériels organisant chaque scène pour la satisfaction des activités qui s'y déroulent.
Si le scénario est une première étape intermédiaire entre le programme et la forme architecturale, alors la scénographie est l'étape ultérieure. Elle est la transcription du scénario en un ensemble de dispositifs formels. Elle s'apparente au processus ascendant de conception par cumulation d'éléments coordonnés entre-eux. Elle constitue donc avec le scénario une sous-partie de la scriptographie.
Esquisse
La notion d'esquisse est prise en compte dans notre travail à la fois pour sa valeur de processus et sa valeur d'objet.
Valeur de processus:
Nous procédons sur un mode perm anent de réductions des
in certitu d es qui évite toute déviance analytique pour assurer le
passage entre un ensemble de paramètres quantifiables et des
sollicitations liées à une approche sensible, sans perte de contenu émotionnel. Par le principe même d’esquisse nous pouvons cerner une réalité en termes succints compte tenu de la faculté d'évocation contenue implicitement dans la mémoire du concepteur. Chaque stade de formalisation se dévoile alors lentement permettant ainsi à ce
dernier d'ordonner le projet sans rupture ni déplacement de perception
Valeur d’objet :
A chaque stade de l'évolution du travail, en considérant l'esquisse
comme une totalité inachevée, nous disposons d'une formalisation
qui permet à nouveau un questionnement concret sur une réalité et une
interprétation de cette réalité. Dans le cadre d'une approche
scriptographique les esquisses sont le résultat d'une r e p r é s e n t a t i o n i n f o g r a p h i q u e bi- et tri-dimensionnelle correspondant aux éléments vus et non vus par le concepteur, à partir de points de vues représentatifs du parcours par un usager d’un espace imaginaire ou existant.
3 .2 . Une composante du mode de production
Les définitions précédentes nous amènent à préciser ce que nous entendons par scriptographie.
Scriptographie
Dans l'acte de "vivre" un espace, nous sommes confrontés à la notion de déplacement qui fait varier nos perceptions de cet espace et la représentation que nous nous en faisons; En même temps l'accumulation
des points de vues contribuent à compléter, à enrichir, notre perception du lieu. La scriptographie intègre, en utilisant entre autres choses la
forme littéraire, cet aspect particulier lié au déplacement pour l’utiliser
dans le processus de conception.
Pour opérer, elle utilise l'outil scénario, ci-dessus défini, en lui greffant un mode de représentation procédant par similitude avec la découverte d’un espace, parcouru par un usager.
Par extension, la notion de scénario recouvre tous les éléments qui définissent l'usage d'un espace et contribuent à sa constitution. Chaque élément rentre pour une partie dans la composition du tout, 1 a
sc rip to g ra p h ie e n reg istre et t r a d u i t les in fo rm atio n s ainsi
transmises, et, par balayages successifs, dévoile la réalité de
l'espace vécu.
La partie "mode de production" du schéma 3, représentant le processus de conception, est modifiée de la manière suivante [fig. 4] :
Mode de production
Mode de représentation
Esq u isse 2
S c rip to g rap h ie
Esqu isse : valeur de p rocessu s
figure 4 : la scriptographie, composante du mode de production
4.
Des modèles informatiques
Un certain nombre de formalismes informatiques permettent une expression déclarative, descendante, du processus de conception, s’opposant en cela aux approches privilégiées par les outils traditionnels de DAO.
Dans la mesure où, par définition, travailler à l'aide de ces formalismes impose un effort important de formalisation du domaine- cible, l'informatique nous intéresse non seulement comme ensemble de techniques, mais aussi comme ensemble de sciences dont la confrontation avec le processus de conception architecturale doit nous permettre d’interroger ce dernier et favoriser sa modélisation.
4 .1 . Aspects im pératifs et déclaratifs
Les paragraphes suivants n'ont pas pour ambition de proposer une
énum ération exhaustive des modèles de représentation des
connaissances. Ils constituent un bref rappel des caractéristiques des principaux modèles et ont pour seul objectif d'introduire les concepts jugés intéressants pour l'évolution des outils d'aide à la conception. Pour chacun d'entre eux nous indiquerons de quelle manière ils peuvent servir le processus créatif.
a/ Le modèle procédural.
Ce modèle, couramment employé, est le support des algorithmes classiques : une suite d'instructions exécutées dans un ordre défini produit le résultat cherché. Cette forme i mp é r a t i v e de représentation des connaissances est particulièrement bien adaptée à la modélisation du calcul numérique. Et puisque nous souhaitons disposer d'une représentation tridimensionnelle du projet architectural, la contribution de ce modèle paraît évidente lors de la construction d'une maquette numérique de l'espace projeté. Le principal inconvénient de cette représentation est qu'elle ne permet pas une expression flexible des connaissances car leur énoncé préjuge de leur mise en oeuvre. Aussi, afin de pouvoir exprimer librement, "en vrac", des contraintes spatiales
issues d'un programme architectural, nous lui préférons une
représentation plus modulaire : la représentation logique.
b/ Le modèle logique.
Nous nous intéressons ici à une forme élaborée du modèle logique: les systèmes à base de règles de production.
Ces systèmes sont une application du calcul des prédicats, lui- même issu d'une première forme de la représentation logique appelée logique propositionnelle. Le lecteur trouvera dans [BIT88] une présentation détaillée du calcul propositionnel et de ses extensions.
Nous retiendrons qu'une règle de production est un couple condition-action noté :
SI <condition> ALORS <action>
où la condition est une conjonction de termes.
Un ensemble de règles de production est organisé selon un réseau ; c'est-à-dire que la conséquence d'une règle (l'action) peut être l'antécédent d'une autre règle (la condition). Il en résulte qu'à partir d'une base de règles et d'une base contenant des faits (conditions avérées), il est possible d'inférer de nouvelles connaissances à l'aide de la règle de déduction suivante :
si [A ET (si A ALORS B)] alors B
Une application issue des systèmes à base de règles de production est la construction de systèmes experts, programmes d é c l a r a t i f s capables de reproduire le raisonnement d'un expert dans un domaine restreint.
Dans le secteur de la conception architecturale, il existe de nombreux domaines où l'introduction de ces outils s'avère intéressante : diagnostics et calcul des ponts thermiques [MIR89], contrôle réglementaire lors de la réalisation de plans [FLE89]. La faculté d'auto-explication des systèmes experts permet la justification du raisonnement suivi et n'exclut pas le retour en arrière. Cette capacité à simuler un processus d’essai-erreur traduit bien l'aspect contradictoire et dynamique du processus créatif. Cependant, ce type de représentation fort bien adapté aux domaines de l'expertise et du diagnostic, répond assez mal aux exigences d'un système d'aide à la conception :
- les connaissances modulaires ne conviennent pas à la simulation d'un monde réel fortement structuré
- on doit pouvoir utiliser des méthodes de calcul (connaissances procédurales)
Une solution à ces problèmes a été apportée sous la forme du concept de
fram e.
d Le modèle objets.
Le concept de frame (schéma) proposé par M. Minsky [MIN75] est issu du constat suivant : lorsqu'un individu rencontre une nouvelle situation, il sélectionne en mémoire une structure déjà connue qu'il peut identifier à la situation actuelle à quelques détails près. C'est ce principe de référence à un prototype qui est à l'origine des représentations orientées objets.
Le concept d'objet est directement inspiré du monde réel. A chaque objet du monde réel est associée une entité conceptuelle élémentaire, le schéma, regroupant un ensemble de connaissances réunissant à la fois un savoir d é c la ra tif (caractéristiques, propriétés) et un savoir im p é ra tif (méthodes de calcul, modes de manipulation). On le voit, cette représentation présente les divers aspects et intérêts des représentations précédentes.
Un schéma est formé d'un ensemble d'attributs qui décrivent les caractéristiques de l'objet. Un attribut peut ne pas recevoir de valeur, il est donc possible de gérer les informations incomplètes et de traduire l’indétermination du processus créatif.
La représentation objets permet "d'attacher" une procédure à certains attributs, soit pour le calcul de leur valeur, soit pour déclencher des actions lorsque certaines conditions sont vérifiées.
Dans une base orientée objets, les objets sont reliés entre eux au
sein d'une structure hiérarchique dans laquelle chaque objet
fragmentaire hérite des propriétés et caractéristiques de l'objet générique, global auquel il est rattaché. Par raffinements successifs, il est donc possible de faire évoluer une description tout au long du processus de conception. On se plaît alors à imaginer un outil dynamique directement issu du concept d'héritage, un outil qui, à partir des objets génériques "charpente" et "fleur", rendrait possible la création d'un objet "charpente-fleur" (en référence à la charpente en évantail de A. Aalto [FUT73]) qui par héritage multiple associerait des contraintes
constructives à un motif ornemental... Il est certain que les formalismes objets, par leur apport spécifique aux techniques de représentation et d'inférence des connaissances, proposent des solutions attrayantes à la modélisation des processus créatifs et offrent les concepts de base nécessaires à l'élaboration d'une véritable "scénographie intelligente"
[ZEIT88].
Ce survol rapide de quelques modèles de représentation des
connaissances met en évidence la nécessité de se doter de modèles mixtes i m p é r a t i f s - d é c l a r a t i f s pour mieux satisfaire les qualités d'outils identifiées précédemment. Après une première étude autour d'un formalisme objets [JEZ89], nous nous sommes intéressés à d'autres
modes de représentation déclarative (les logiques temporelles)
coopérant avec d'autres formes de résolution procédurales (méthodes d’optimisation sous contraintes).
4. 2. Rappel : logique temporelle
La logique classique (le calcul des prédicats) est peu adaptée au
traitem ent des énoncés comportant une référence temporelle.
L'approche représentée par la logique temporelle est d'imaginer une extension de la logique formelle qui soit en mesure d'exprimer correctement les énoncés présentant cet aspect : par exemple, la création de prédicats à n places, la nième étant réservée au temps.
Parmi les travaux les plus récents, nous avons dans [JEZ89] retenu, notamment, ceux d'ALLEN [ALL81] basés sur le concept d’intervalle :
L'intervalle de temps est considéré comme entité primitive, c'est l'espace de temps pendant lequel un événement est vrai. La durée n'est pas représentée explicitement[. Allen définit treize relations possibles entre deux intervalles temporels [fig.5]. Ces relations sont mutuellement disjonctives et permettent de décrire toutes les configurations possibles entre deux intervalles.
Relation Symbole Symboleinverse Illustration x précède y < > 1-^—1 i J L , x égal y = = \= ^ = \ 1 y 1 x rejoint y m mi 1—X l - ÿ —1 x recouvre y 0 oi 1' — - —1-1 — \ y x pendant y d di x débute y s si x finit y f fi
Figure 5: Les treize relations de Allen entre intervalles
Une contrainte C entre deux intervalles X et Y est une disjonction (/) des relations d’Allen :
C(X, Y) = X ( / i=1 à 13 ) Y avec ^ H {0,1}
et Tj une des 13 relations d'Allen
La contrainte universelle (W ), correspondant à la disjonction des treize relations, est utilisée quand la contrainte existant entre deux intervalles est indéfinie.
Un certain nombre d'opérations usuelles, comme l'intersection et la composition, sont possibles entre les contraintes [GRA88].
De même qu'une animation, notre démarche scriptographique repose sur l'écriture d'un scénario : l'esquisse d'un projet consiste en une succession de points de vue. Cette perception des événements spatiaux est décrite le long de trajectoires. Sur ces trajectoires, un instant ou un intervalle temporel peuvent être assimilés à une position ou à une longueur spatiale : nous pouvons donc étendre la notion de logique temporelle à celle de logique spatiale et utiliser les formalismes issus de
ce modèle pour la représentation et le calcul des scènes
tridimensionnelles.
5.
Un essai de mise en oeuvre
C’est une première réalisation, intégrant les formalismes que nous venons de présenter, que nous nous proposons d’évoquer. Cette mise en oeuvre a été effectuée à l’IRISA °. Les mécanismes de description écrits en langage Prologll, par S. Donikian, sont détaillés dans [DEL91].
Basée sur les concepts de la logique d'intervalle d'Allen, cette première maquette généralise les notions d'événement et d'intervalle temporels, à l'espace tridimensionnel. Ainsi un événement représente une position spatiale (un point) et un intervalle de temps, un segment de droite. Il nous est donc possible de représenter sur chacun des trois axes de l'espace les dimensions des objets manipulés, ainsi que les
relations de ces objets entre eux. Leur positionnement et leur taille sont
calculés à l'aide d'une première inférence logique, puis par l'utilisation d'une méthode d'optimisation sous contraintes qui délivre une solution num érique.
5 .1 . un ilôt urbain
Afin de simuler notre démarche scriptographique, nous proposons d'effectuer la description d'un ilôt urbain [fig.6].
figure 6 : un ilôt urbain
Cet ilôt est un raccourci entre deux rues du vieux centre de Rennes. Le but est d'utiliser ce dédale de passages et de cours intérieures comme support scénographique. Le cheminement à travers
cet environnement architectural doit nous permettre d'en donner une description sommaire par cumulation des points de vue.
Ce que nous désirons simuler est représenté par la figure7, à savoir, une construction de scène évolutive, un équilibre dynamique où les éléments architecturaux sont disposés en fonction des contraintes issues des fragments de scénario. Chaque nouveau point de vue permet de raffiner la scène.
fragment de scénario
1 usager au bout d’un passage couvert, très étroit, long et bas, 2 petite cour carrée encaissée devant le passage,
3 passage couvert en face dans la cour
figure 8 : une suite de passages
5 . 2 . S p é c i f i c a t i o n s
Les objets simples
Les o b j e t s g r a p h i q u e s m a n i p u l é s s o n t des b o î t e s parallélépipédiques aux bords parallèles aux axes x,y,z du repère de la scène, et dont les dimensions sont, soit inconnues, soit comprises dans un domaine de valeurs possibles, soit fixées. Ces objets sont générés par le prédicat g e n e re-o b jet(i,a ,b ,c) où i représente le numéro de l'objet. Les paramètres a, b, c correspondent aux mensurations de l'objet suivant les trois axes, et sont de trois types :
- nol valeur libre
- <min, max> domaine de valeurs possibles
- 1 valeur imposée
Les Méta-Obiets ou Objets Architecturaux
Les méta-objets sont des objets composés, possédant leur propre description géométrique de base, leur orientation par rapport au point de vue, ainsi qu'un certain nombre d'attributs permettant d'affiner la description pour chaque instance.
La description géométrique de base décrit les positionnements
relatifs des objets de la façon la plus souple possible, permettant
d'obtenir toutes les configurations possibles, par raffinement de la même description. La cour [fig9], traitée dans l'exemple, est délimitée dans sa description de base par quatre bâtiments sans que soient figés leurs positionnements relatifs Chaque bâtiment possède un vis à vis, et se trouve à proximité des deux autres. Les bâtiments sont posés sur le sol.
Les prépositions locatives
Les prépositions locatives entre objets simples sont construites sur
la base de la logique d'Allen, c'est à dire que chaque préposition est
traduite en fonction du point de vue, sous forme de trois contraintes de positionnement relatif des segments composants les boîtes (une par axe). Chaque préposition locative est exprimée (pour chaque vue) sous la forme d'un triplet [Cx, Cy? Cz] de contraintes logiques. La description du positionnement relatif des objets dans la scène correspond à une conjonction ("ET") de ces contraintes sur chacun des trois axes.
Par défaut, s'il n'y a aucune connaissance sur la position d'un objet par rapport à un autre, la contrainte universelle les relie suivant chaque axe. Chaque préposition affine la connaissance suivant les trois axes. Une incohérence dans la description est détectée si une contrainte devient nulle, c’est à dire s'il ne reste plus aucune possibilité pour positionner deux segments sur un axe. Certaines prépositions comme posé sur ne dépendent pas de la direction d'observation, par contre d'autres comme
collé à gauche possèdent une expression pour chaque direction d’observation.
cour(i-d,v-ue,l-attributs) -> genere-o b jet(a',n o l,n o l,n o l) p r é d i c a t p r o l o g c r é a n t la c o u r genere-objet(b’,nol,nol,nol) genere-o b jet(c',n o l,n o l,n o l) genere-objet(d',nol,nol,nol) c r é a t i o n d e s q u a t r e b â t i m e n t s variable(i-d) deduit-axe(perpendiculaire,v-ue,a-xe) i d e n t i f i c a t e u r d e l ' i n s t a n c e d e la c o u r deduit-axe(parallele,v-ue,a-xe') selo n -v u e(v -u e,a\b ',c\d \a,b ,c,d )
d é d u c t i o n d e s d e u x a x e s II e t A assert(don(cour,i-d,<a,b,c,d>),nil) ajout-rel(a,c,a-xe,précède) m é m o r i s a t i o n d e l ' i n s t a n c e ajout-rel(b,d,a-xe\précède) nouv-contrainte(<a,"f">,<c,"d">,a-xe,<500,2500>,dd) r e l a t i o n s d e v i s à v is nouv-contrainte(<b,"f”>,<d,"d">,a-xe',<500,2500>,dd) aj ou t-rel(a,b,a-xe,proxi) ajout-rel(a,d,a-xe,proxi) ajout-rel(c,b,a-xe,proxi') ajout-rel(c,d,a-xe,proxi') ta ille d e la c o u r en tre 5 e t 2 5 m ajout-rel(b,a,a-xe',proxi) ajout-rel(b,c,a-xe\proxi) ajout-rel(d,a,a-xe',proxi') ajout-rel(d,c,a-xe',proxi') genere-relation (au sol, v-ue, a) genere-relation (au sol, v-ue,b)
r e l a t i o n s d e p r o x i m i t é genere-relation(ausol,v-ue,c) g en ere-relation(ausol,v-ue,d) r e l a t i o n s d e c o n t a c t a u s o l traite(cour,<a,b,c,d>,v-ue,l-attributs); t r a i t e m e n t de la lis te d ' a t t r i b u t s
Fig. 9: description de la cour
L'ajout d'une contrainte entre A et B, suivant un axe donné se fait à l'aide du prédicat ajout-rel. Une préposition locative est exprimée à l'aide du prédicat genere-relation, entre des objets simples, et avec le prédicat mettre quand interviennent des méta-objets.
Les prépositions locatives entre méta-objets sont décrites à l'aide de prépositions locatives entre les objets les constituant. Par exemple, la relation "X dans la cour " est exprimée par :
mettre(dans,x,cour(i-d),v-ue) -> don(cour,i-d,<a,b,c,d>) r é c u p è r e l e s o b j e t s c o m p o s a n t la c o u r selon-vueCv-ue.a.b.c.d.a'.b'.c'.d') d é d u i t la p l a c e d e s o b j e t s s e l o n la v u e g en ere-relation(ausol,v-ue,x) g en ere-relatio n (en tre,v -u e,x ,a',c') genere-relation(derriere,v-ue,b',x)
o b j e t s
p r é p o s i t i o n s l o c a t i v e s e n t r e
genere-relation(devant,v-ue,d',x); s i m p l e s
Les contraintes et liaisons géométriques
Les contraintes et liaisons géométriques expriment des rapports de longueurs, surfaces, volumes, etc, traduites sous une forme analytique par des équations dont les inconnues sont les extrémités des segments. Ainsi les contraintes portant sur les objets et les espaces entre ces mêmes objets sont traitées de manière identique et simultanée.
Dans l’exemple, la première cour doit être carrée. Cette contrainte signifie que la distance entre les bâtiments en vis à vis est la même
suivant les deux axes horizontaux. Ceci conduit à créer une liaiso n
géométrique entre les extrémités des segments concernés [fig.10].
traite(cour,<a,b,c,d>,v-ue,carree.l-attributs) -> deduit-axe(parallele,v-ue,v) d é d u c t i o n d e s d e u x a x e s H e t A deduit-axe(perpendiculaire,v-ue,u) assert(liaison(<a,"f'>,<c,"d">,u,<b,"F'>,<d,"d">,v,<500,2500>),nil) l i a i s o n e n tr e l e s e x t r é m i t é s d e s traite(cour,<a,b,c,d>,v-ue,l-attributs); s e g m e n t s
Fig. 10: exemple de l'attribut "carrée" de la cour
Le point de vue
Le point de vue est défini, comme son nom l'indique, par une localisation spatiale, et une direction d'observation [Fig. 11]. La localisation spatiale correspond à celle de l'utilisateur, et elle est décrite soit de manière absolue, soit de manière relative à l'aide des prépositions locatives. Il y a actuellement quatre directions de vue horizontales (X+,X-,Z+ et Z-), auxquelles pourraient se rajouter deux vues verticales (Y+ et Y-). De chaque point de vue, l'utilisateur raffine la description des divers objets existant, ainsi que leur positionnement relatif, mais il ajoute aussi dans la scène, des objets non décrits précédemment et les relie aux précédents. La description du positionnement des objets peut se faire par rapport à l'utilisateur : ceci
nécessite un mécanisme de dérivation de contraintes entre objets, lorsque l'utilisateur se déplace. Des contraintes liant un ensemble d'objets à l'utilisateur, on déduit par transitivité les contraintes qui relient ces mêmes objets. L'usager est en quelque sorte un objet virtuel qui par sa position et sa dimension participe à la modélisation de la scène. Dans l'exemple, à un moment donné, l'utilisateur se trouve au bout du premier passage, et dit qu'il voit un passage juste en face de lui ; après le déplacement de l'usager, cette information serait détruite sans le mécanisme de dérivation. Les contraintes qui sont déduites en concervent la trace.
Fig. 11: Directions d'observation
5 .3 . R ésolu tion
Le mécanisme de résolution, explicité dans un rapport antérieur [DON91], propose la double inférence suivante :
Inférence logique : l'ensemble des relations logiques représentant
les contraintes entre objets est traduit sous la forme d'un graphe valué. Cette étape permet de vérifier la cohérence des contraintes logiques de positionnement relatif.
Résolution numérique : la phase précédente n’intègre pas les
contraintes géométriques telles que celles imposant des rapports de longueurs, de surfaces ou de volumes entre les objets. Le graphe est alors transformé en système mécanique équivalent (composé de points sans masse reliés par des ressorts et/ou butées). Le calcul d'une position d'équilibre de ce système, fournit une solution numérique au problème.
