Petit aperçu des recherches sur l’esquisse et la conception architecturale

Introduction

Il est maintenant établi que l’outil informatique est un élément indispensable à l’architecte dans sa pratique actuelle et future. Tant dans le dessin des projets que dans leur communication, l’utilisation de l’informatique apporte précision et gain de temps. Cependant, une des phases du projet, son commencement, semble délaissée dans cette vague du tout numérique. J’aimerais donc questionner ici l’utilisation de l’outil informatique dans l’esquisse architecturale. Plus spécifiquement, je souhaiterais apporter une réponse aux questions suivantes :
L’outil informatique peut-il faciliter le travail d’esquisse de l’architecte ? L’esquisse assistée par ordinateur est-elle utile et possible ?
Ce questionnement global peut se décomposer en questions plus précises afin d’approcher progressivement le sujet. Comment peut-on qualifier le travail d’esquisse d’un architecte ? Quels outils informatiques sont à la disposition des architectes ? Quelles sont les pratiques de la profession concernant la phase d’esquisse d’un projet ?
Comprendre précisément les mécanismes de l’esprit qui permettent la conception, la création d’idées neuves, répondant inventivement à un problème donné est une entreprise bien trop ardue pour s’y atteler ici. Plusieurs théories ont été développées depuis les années 1960 et de nombreuses recherches ont lieu dans le domaine des sciences de la cognition. Nous les présenterons brièvement afin de comprendre en quoi ces processus complexes de réflexions sont difficilement transposables dans un système aussi précis et rigide qu’un système informatique.
Il est également nécessaire de comprendre comment s’est effectué, au fil du temps et des innovations, le passage d’un travail entièrement manuel à un travail presque exclusivement informatique dans le domaine de l’architecture. Comment les différentes innovations techniques ont été accueillies par la profession ? Ces nouveaux outils ont-ils mis du temps à s’inscrire dans les pratiques ? Quelles parties du travail de l’architecte se sont vues facilitées ou même modifiées par l’apparition de l’outil informatique dans son travail ?

Première appropriation par les architectes : le dessin 2D

Il est apparu rapidement, avec l’apparition des logiciels de dessin assisté par ordinateur (DAO) que certaines tâches de la conception d’un bâtiment pouvait gagner en rapidité et en clarté en utilisant l’outil informatique. De grosses agences d’architecture se sont rapidement équipées, se servant «des ordinateurs principalement comme d’immenses bases de données qui permettaient d’optimiser le rendement de la production de dessins comprenant de nombreux éléments répétitifs.». L’utilisation de cet outils c’est donc vite répandu chez les architectes. Précisant le geste, les outils de DAO se sont imposés pour la réalisation des documents de production du projet (plans, coupes, élévations, etc.). Ces évolutions de la pratique se répandent progressivement à partir de la fin des années 60 pour les précurseurs jusqu’à la fin de années 90 où la grande majorité des cabinets d’architecture sont équipés en outils de dessin informatique. Comme nous l’avons vu précédemment, le milieu des années 80 marque le début de la distribution grand public des TIC. Point de repère clé, le logiciel AutoCAD a été distribué pour la première fois en 1982.
Lors de la transposition du travail de tracé du papier à l’espace virtuel, plusieurs questions se sont posées. Tout d’abord, le sens du trait est interrogé. Dans un dessin à la main, le trait prend son sens au fur et à mesure que le reste du dessin se construit. La signification associée au trait est claire dans l’esprit du concepteur qui le pose sur le papier. Sur l’écran, la même problématique se pose : comment informer le trait, par quel moyen peut-on qualifier différemment telle ou telle ligne ?
La solution qui se présente – qui nous semble naturelle actuellement – est de différencier chaque sens par une couleur, et/ou par un calque. C’est en effet une solution cohérente avec le mécanisme utilisé sur papier de différenciation par épaisseur de trait.
Le reproche qui est fait au dessin informatisé est qu’il modifie un peu le trait recherché. Le traduction obligatoire en commandes et en codes retire en quelque sorte la «vitalité du trait.». Le défi est alors de voir plus loin que le trait, et de travailler avec l’informatique d’une manière que ne permettrai pas, ou moins facilement, le crayon.

En parallèle, développement des premiers modeleurs 3D

En 1987, l’ordinateur est utilisé pour la première fois pour générer une forme. L’architecte Marcos Novak utilise un logiciel de modélisation d’ingénieur afin de produire un projet pour le concours West Coast Gateway à Los Angeles.
Un architecte, Chis Yessios, peu satisfait de l’approche de conception proposée par les logiciel de DAO, met au point un logiciel destiné aux architectes qui s’oppose au travail du projet à partir du dessin géométral – bidimensionnel et fragmenté. Form*Z est commercialisé pour la première fois en 1991 et est maintenant largement utilisé dans le monde de l’architecture et du cinéma.

Début des années 2000 : des outils plus intuitifs

En 2000, un éditeur indépendant développe une application qui permet de créer des modèles tridimensionnels de manière très intuitive : SketchUp. L’interface se base sur le dessin en 2D que l’on peut ensuite extruder en 3D.
Bien moins cher, plus simple d’utilisation et avec une interface plus conviviale que les modeleurs 3D professionnels, ce logiciel se répand rapidement parmi les agences d’architecture. Sa visibilité augmente d’autant plus que l’application est rachetée par Google en 2006.
En plus de permettre appréhension rapide d’une volumétrie, SketchUp permet de faire des visites virtuelles des espaces créé ainsi que d’exporter facilement des vues et des perspectives du modèle (Figure 2.e).

Les logiciels BIM

Comme vu précédemment, il est important que l’utilisation de l’ordinateur apporte une valeur ajoutée à la tâche que l’on réalise, surtout dans le cas d’une action que l’on pourrait aussi réaliser à la main. En ce sens, le BIM, Building Information Modeling, répond à la contrainte. A mon sens, l’idée de l’enrichissement du trait est très réussi dans les logiciels du BIM. En effet, sur un logiciel de DAO, on ne fait que reproduire le dessin que l’on aurait fait au crayon, la précision, la répétition et la correction étant simplement plus faciles, alors que sur un logiciel comme Revit, le dessin d’un trait sera bien plus qu’une simple ligne sur l’écran. Si l’on choisi de tracer un mur, on placera sur le plan une ligne déjà informée de tous les composants de ce mur et de leurs épaisseurs. En plus, ce tracé sera répercuté sur les autres vues du projet (la 3D, les élévations, les coupes, etc.) : le travail simple en 2D est permis tout en contournant le problème de la fragmentation du dessin géométral. Si on le souhaite, bien que ça ne soit pas forcément pertinent pour l’esquisse, ce même tracé de mur peut fournir des informations sur les performances techniques de la paroi ou même un métré.
Les logiciels BIM (ou compatibles BIM) semblent donc permettre la synthèse recherchée dans les études présentées en première partie. L’idée du prototype est présente dans les objets paramétrés avec lesquels on compose le projet. La synthèse visuelle est là également, possible avec la multiplicité des vues à disposition, visibles sur un écran partagé ou l’une après l’autre. La limite de liberté entravant l’esquisse est malheureusement toujours présente, même si le réglage de la précision de l’affichage ou des repères est possible.

La recherche sur l’esquisse assistée par ordinateur

À coté de ces logiciels qui contribuent plus à l’aboutissement du projet qu’a sa conception initiale, plusieurs recherches se développent depuis le début des années 2000 sur un logiciel d’esquisse assistée par ordinateur.
Une équipe propose un bureau virtuel (Figure 2.f), associé à un logiciel nommé EsQUIsE4, qui se présente comme une très grande tablette graphique sur lequel est projeté l’écran. Le logiciel de traitement des traits permet de monter une maquette en volume à partir de plans organisés sur différents calques en fonction des étages. L’idée de supprimer l’interface rigide du logiciel est développée mais n’est pas vraiment viable commercialement. L’idée de l’analyse des traits manuels se tient mais n’a pas vraiment de suite dans les logiciels de dessin ou encore compatible avec le BIM, ce qui est dommage et qui ne surpasse une esquisse papier qu’en apportant une mise en volume.

L ’outil informatique actuel a-t’il sa place dans le travail d’esquisse de l’architecte ?

Maintenant que nous avons vu comment fonctionnait l’élaboration de l’esquisse et quels outils étaient à la disposition des architectes, nous pouvons nous intéresser aux pratiques exercées et à la place concrète des outils informatiques dans la conception architecturale.

La non-informatisation, le parti pris de Glenn Murcutt

Architecte australien, lauréat du Pritzker Prize 2002, Glenn Murcutt est un adepte du fonctionnalisme écologique qui ne construit qu’en Australie «pour réduire son empreinte carbone».
L’architecte se place dans une démarche qualitative. Il travaille seul – majoritairement, ou alors en association avec sa femme ou Reginald Lark – et donc sans suivre le rythme soutenue de la société mondialisée. Ses clients doivent être patients puisqu’il y a généralement entre 6 mois et 2 ans d’attente avant que Murcutt puisse se pencher sur le projet. Il a en effet choisi de laisser totalement de côté le travail de l’architecture à l’informatique. Lorsqu’on lui demande pourquoi il présente une telle aversion pour le dessin virtuel il répond au journaliste :
Cette idée de rupture du flux de pensée entre l’esprit, la main et la surface d’expression induite par l’ordinateur est une idée soutenue par à peu près tout le monde, même ceux qui utilise l’ordinateur pour concevoir comme on va le voir avec les réponses à l’enquête, et comme j’ai pu le constater dans ma propre expérience.

Enquête sur l’utilisation de l’informatique dans l’esquisse d’un projet

Afin d’obtenir une vue d’ensemble sur la manière dont les concepteurs – et apprentis concepteurs – travaillent avec l’ordinateur dans l’élaboration d’un projet, j’ai diffusé un questionnaire. Vous trouverez les données complètes en annexe.
Pour commencer, j’ai demandé si l’outil informatique était utilisé dans la phase esquisse d’un projet (Figure 3.a). 1/3 de l’échantillon interrogé affirme ne pas utiliser l’outil informatique du tout. Les raisons qu’ils avancent sont multiples mais il y a toujours plusieurs personnes proposant la même idée. Beaucoup trouve que la souris ne permet pas la spontanéité du crayon, qu’elle crée une distance, demande une action plus complexe pour arriver à un même résultat alors que la main permet des mouvements fluides, instantanés, moins réfléchis, plus spontanés et révélateurs de sens. L’interface du logiciel semble également trop contraignante et donne le sentiment d’être conditionné. Pour eux, le lien imagination-crayon est plus fort et plus simple qu’une expression informatisé de l’idée. Ils ont besoin de la spontanéité du dessin sur calque, des modifications très rapide qu’il permet. La fluidité du passage d’une vue à l’autre est aussi très appréciée.
En mettant de côté les 10 % d’interrogés travaillant toujours seul ou toujours en groupe (et ne faisant donc expérience d’aucun changement), environ 2/3 considèrent que travailler seul ou avec d’autres concepteurs change l’utilisation que l’on peut avoir des outils informatiques. (Figure 3.c). Pour certains, le fait de travailler en groupe implique plus de discutions de conception et il est plus aisé de mener ces réflexions avec du calque sur la table qu’autour d’un petit écran commandé de surcroit par une seule souris. D’autres au contraire voit dans l’outil informatique un moyen de niveler la production, d’utiliser des documents de communication internes avec un langage standardisé, compris plus facilement par tous. La possibilité des fichiers partagés est vue comme un atout par certains mais comme une difficulté supplémentaire à gérer par d’autres.
Le projet sur lequel je me base pour l’analyse de ma conception architecturale en groupe est le projet réalisé dans le cadre de l’UE 71, dans l’enseignement de projet «Franchissement». Le sujet de l’exercice est de proposer une réhabilitation / restructuration de la gare de Saint-Nazaire. Nous étions 4 pour réaliser ce projet, une étudiante réalisant son projet de fin d’études lors de ce semestre.
Pour commencer, nous avons bien entendu analysé le problème posé. Saint-Nazaire, la gare et son quartier, n‘attirent pas beaucoup, la ville est en perte de vitesse. Les rails créent une fracture urbaine à l’entrée Nord-Est de la ville. Notre démarche a été la suivante : la visite du site nous a permis de récolter des données – photos, emplacements des commerces importants, mesures, ressentis, etc. – puis nous avons complété nos informations par des recherches sur internet et une visite virtuelle (Google Street view). Nous avons ensuite compilé les données recueillies sur des schémas réalisés à l’aide de l’ordinateur.
Afin de construire le projet, nous avons d’abord dégagé des axes de travail à partir de l’analyse. Il nous faut premièrement construire le programme de notre projet. Nous discutons et organisons les différents éléments programmatiques avec de petits croquis Avec cela le projet adopte une première forme très schématique. L’organigramme programmatique prend une dimension spatiale.
Que l’on ait ou non le programme du projet, un outil spécifique pourrait aider à clarifier cette phase. Cette étape a été réfléchie à la main. Ce travail nécessite une rapidité d’exécution et de modification et ce ne sont que des documents de réflexions. En conséquence, avoir un document propre en sortant de cette session de travail n’avancerai pas forcément le travail global de production de documents de communication.
Mais dans l’idée de travailler cette phase de recherche et/ou spatialisation du programme un outil dédié pourrai appuyer un travail plus rigoureux. On imagine facilement une petite interface où l’entrée de la liste des programmes créerait une série de bulles nommées que l’on pourrait relier entre elles du style de Grasshopper ou de l’éditeur de matériaux de 3DS max. (Figure 3.d). Derrière chaque bulle, quantité d’informations pourrait être renseignées – et affichées ou non dans la bulle.
On devrait également être en mesure d’imposer des liaisons entre certaines bulles afin que ces liens importants ne se perdent jamais dans la recherche de la meilleure organisation.
Un tel outil permettrait de conserver une trace de la première intention fonctionnelle tout au long de la conception. Cet organigramme aurait de plus l’avantage d’être un document à plusieurs couches d’informations, utilisant le potentiel de l’outil informatique mieux qu’un document simplement graphique réalisé avec Illustrator ou Power point.
Après avoir fixé le programme architectural et urbain avec lequel nous allions travailler, nous avons oeuvré à déterminer la forme du projet. Nous avons pour cela travaillé sur calque. Nous avons défini des axes et ainsi tendu une forme – contenant notre programme. A ce stade, on peut dire que nous combinions démarche fonctionnelle et démarche formelle.
Le travail à la main s’est imposé par le travail en groupe.
Un ordinateur ne donne pas la possibilité d’un contrôle multiple sur un même écran – ou un même programme – comme on peut le trouver par exemple dans les jeux multijoueurs sur console. Lors d’une session de travail collective sur un ordinateur, on se retrouve contraint de guider celui qui manipule la souris et le clavier par les mots ou les gestes. Les idées passent moins vite,sont moins spontanées et moins fidèles à l’image mentale. Il y a une explication avant le dessin, avant la formalisation de l’idée et non pendant comme lorsque le proposeur de l’idée peut la dessiner lui même.
Dans un article de Wired, Clive Thompson caractérise ce besoin de liberté que le clavier et le langage programmatique limite.

Une étape de l’esquisse déjà informatisée

Comme nous l’avons vu au début, l’esquisse se base sur la construction d’une image mentale. Cette image mentale est nourrie de références et quelles soient des souvenirs d’espaces visités ou des images externes faisant ressortir une certaine sensibilité, il faut communiquer ce tableau d’images, de textes et d’idées. Cette compilation d’informations non synthétisées est un outil de validation de la direction prise pour développer le projet, que l’on soit en situation d’apprentissage ou de vente d’une prestation. Dans le premier cas nous avons besoin de l’approbation d’un concepteur expérimenté avant de sentir la possibilité de synthétiser ces idées en une proposition spatiale nouvelle, dans l’autre, on attend la validation de la piste explorée par le commanditaire afin de ne pas fournir un travail créatif gratuit.
L’outil informatique est très répandu pour ce genre d’étude, que ce soit pour la recherche d’image, le retraitement de photographie de voyage ou la numérisation de références trouvées dans un livre. Même si à terme ces tableaux sont imprimés, leurs constitution sollicite fortement les technologies numériques disponibles aujourd’hui. Des plateformes comme pinterest permettent à la fois recherche d’images et réalisation de tableaux thématiques offrant une vue d’ensemble sur les
images ou articles sélectionnés.
Il n’est donc pas nécessaire de remettre en question l’utilité de l’outil informatique dans cet démarche constitutive de l’esquisse. Il est intéressant cependant, de s’inspirer de ce qui est déjà utilisé en de multiples outils pour les synthétiser en un seul élément opérationnel d’un logiciel de conception architecturale, ou au moins d’esquisse -mais qui soit compatible avec les logiciels de DAO ou CAO utilisés. Cette idée rejoint d’ailleurs une des propositions présentées dans la partie 2/f) et pourrait la compléter. L’idée d’une base de données sur le site et des conseils de spécialistes de champs voisins de l’architecture synthétiser en une seule plateforme est également ce que semble proposer Flux4. La mise en place d’une telle plateforme est un projet très intéressant que j’aimerai vraiment avoir à disposition mais qui demande une énorme préparation. Afin que ce soit opérationnel, il faut que les informations concernant les grandes villes ( jusqu’à la taille de Rennes par exemple) soit complètement documentées et que l’ajout d’informations soit constamment partagé. En effet, un tel outil, incomplet ou qui n’est pas à jour ne serait pas l’aide la plus efficace au sens où il s’agirait encore d’un outil parmi tant d’autre où aller chercher un complément d’information alors que son but serait de faire la synthèse des informations disponibles avant que l’on ait besoin de les chercher et que l’on explore éventuellement d’autres bibliothèque pour les compléter.

Devrait-on informatiser le processus créatif ?

La question «est-ce que les ordinateurs sont nuisibles à l’architecture ?» soulève de nombreux débats. Nous l’avons vu plus tôt, l’usage du DAO est maintenant ancré dans les pratiques des architectes pour le traitement des tracés géométraux et la production des documents descriptifs du projet avec les outils numériques n’est pas remis en question. De plus, les logiciels de conception relatifs au BIM commencent à se répandre au sein des agences et des écoles. Cependant, avec des logiciel comme Flux, les développeurs proposent de remplacer l’Homme par un algorithme dans les tâches créatives. Cette nouvelle tendance est très mal perçue par les architectes qui considère que ce genre de stratégie est uniquement destinée à faire de l’argent.
Michael Kilkelly souligne dans un article5 qu’il est intéressant d’inclure plus de données dans le processus de conception, mais qu’il n’y a pas de raison pour qu’un algorithme soit plus à même de produire la forme la plus adaptée, alors que, comme nous l’avons vu dans la première partie, une architecture réussie ne sort jamais d’une démarche complètement analytique. Pour lui, la création des formes de l’architecture doit venir d’une réflexion. Le frottement des multiples possibilités, le choix d’une solution particulière pour des raisons claires et précises mais aussi intuitivement est ce qui peut donner de la puissance à un espace. Il utilise pour illustrer son propos la comparaison entre écouter une playlist spotify et écouter un vinyle. Spotify donne accès à toute la musique du monde, on choisit une chanson et on écoute de la musique pendant des heures. Le programme compose un enchaînement de morceaux pour nous, on écoute distraitement. Au contraire, lorsque l’on veut écouter un vinyle, on doit le posséder, le choisir, le mettre sur le tourne-disque. C’est un geste délibéré et c’est ce qui fait la différence, la qualité qu’on lui attribue. Il en va de même avec l’architecture. Le talent du concepteur, sa patte artistique donne la qualité à la recherche spatiale produite, même si la proposition concurrente de l’algorithme compile toutes les données du monde.
La solution n’est pas de confier la création de l’architecture aux machines mais bien de définir des outils performants, s’appuyant sur les capacités technologiques actuelles et à venir, pour assister l’architecte dans son travail.
Le rôle de la technologie, des outils, est d’aider l’homme dans sa tâche. Si la tâche est pénible, ou si la machine propose un résultat plus performant, l’outil peut être conçu en remplacement de l’homme effectuant la tâche. Mais dans le cas de la conception architecturale, de l’esquisse, la tâche n’est pas pénible, il n’y a pas lieux de remplacer l’homme dans le processus. L’idée est plutôt de mettre à sa disposition des outils permettant d’accélérer certaines actions servant à la création globale.

Conclusion

En conclusion, je pense pouvoir répondre à la question que je me suis posée pour ce mémoire. Il semble évident pour moi que l’outil informatique peut jouer un rôle concret dans le développement d’une esquisse. Les outils qui assisteraient de manière vraiment performante l’esquisse ne sont pas encore disponibles mais ils sont facilement imaginables et leur développement n’est pas utopique.
On a pu voir que les nouveaux outils mettaient du temps à s’inscrire dans les pratiques. Les logiciels de DAO, commercialisés depuis le milieux des années 80, n’équipaient que le quart des agences d’architecture françaises en 1991 et il a fallu attendre la toute fin des années 90 pour que l’utilisation de l’ordinateur pour tracer les plans soit généralisée. Même si tout va plus vite dans le monde actuel, la diffusion du BIM prend du temps aussi. Cela fait au moins une dizaine d’années que l’on entend parler de ces maquettes numériques complètes mais elles restent rares et les architectes formés à l’utilisation des logiciels compatibles sont en minorité dans la profession. Les programmes d’esquisse assistée par ordinateur n’étant qu’à leurs début, il est peu probable de les voir gagner la pratique commune dans les prochaines années.
Les ordinateurs actuels, bien que les interfaces se veulent plus intuitives à chaque mise-à-jour, restent des barrières. Il faut traduire le geste, le trait, la forme que l’on souhaite dans un langage spécifique de commandes. C’est un langage à part entière qu’il faut connaître. L’utilisation de la souris et du clavier se présente encore comme un frein pour beaucoup qui préfèrent la liberté du crayon pour une esquisse.
Un autre problème se pose lorsqu’il s’agit de travailler à plusieurs sur la définition des bases d’un projet. L’utilisation du calque et du crayon pendant la discussion est quasiment le seul choix puisque les ordinateurs – qui sont nommés à raison Personnal Computer – sont faits pour être commandés par un seul utilisateur.
Les logiciels en développement se basent surtout sur la compilation de données utiles à la détermination des contraintes pouvant modeler le projet. Je n’ai encore rien vu sur une interface multi-utilisateurs des ordinateurs et des programmes utilisés en architecture, ce qui serait pourtant une grande avancé dans les logiciels d’aide à la conception ou au dessin. Néanmoins, l’évolution des écrans tactiles et des systèmes d’exploitation associés semblent indiquer la bonne direction, celle d’un écran qui se rapproche de plus en plus de la surface de travail, comme une feuille alors qu’il était initialement un simple périphérique d’affichage.
Il est normal que beaucoup soit septiques quant à l’utilisation d’un outil aussi rigide et précis que l’informatique pour une phase aussi créative et insaisissable que l’esquisse. Cependant, bien que les outils dédiés ne soit pas encore là, beaucoup d’application dispersées dans toutes nos activités numériques permettent à l’heure actuelle de s’assister efficacement de l’ordinateur pour intégrer plus de données dans l’esquisse. C’est, je pense, à partir de ces mêmes outils qu’il faut initier une éventuelle application d’esquisse assistée par ordinateur.

Table des matières

Introduction
1/ Petit aperçu des recherches sur l’esquisse et la conception architecturale.
2/ Histoire de l’informatique en architecture. Qu’ont apporté les différentes avancées technologiques aux architectes ?
3/ L’outil informatique actuel a-t’il sa place dans le travail d’esquisse de l’architecte ?
Conclusion
Bibliographie
Annexes
Table des matières

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