Design et numérique : comment la CAO est elle en passe de changer la démarche du designer. 2/2

A la recherche d’outils adéquats pour le designer.

En se posant la question des ressources qui s’offrent au designer pour exercer la partie numérique de son activité, nous en sommes arrivés à nous intéresser à des logiciels n’ayant à l’origine rien en commun avec le monde du design. En fait si nous établissions à l’heure actuelle un inventaire des outils numériques les plus utilisés dans la démarche créative du designer nous ne citerions quasiment que des logiciels à l’origine utilisé par l’industrie du cinéma d’animation ou du jeu vidéo.

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En effet, bien avant tout le monde ces deux industries se sont confrontés à la mise sous forme numérique d’objets du quotidien. Concernant l’industrie cinématographique, la création d’objets en image de synthèse a répondu à deux problématiques principales : la demande croissante d’effets spéciaux réalistes dans les films à gros budget (nécessitant le plus souvent des moyens numériques assez conséquents). En parallèle l’apparition du cinéma d’animation totalement réalisé en 3D et qui depuis les débuts de Toy Story en 1995 à laissé peu de part de marché au dessin animé traditionnel.

D’autre part l’essors de l’industrie du jeu vidéo en 3 dimensions avec des environnements toujours plus réalistes s’est vu confronté aux mêmes problématiques que le modélisateur du cinéma d’animation pour mener à bien son travail :
– Recréer des environnement ou objets existants de façon réaliste (Toy Story, Jeux vidéo réalistes)
– Créer de toute pièce des objets ou environnement fantastiques (Avatar, Quake, jeux vidéos et films de Science Fiction)
Bien que ces deux problématiques puissent sembler poreuses à l’heure actuelle, on peut observer que bien souvent les logiciels ont d’abord servit à recréer ce qui existait déjà avant d’offrir la latitude d’ergonomie de créer à peu prés ce que l’on veut.

Plusieurs logiciels d’utilisation assez semblable ont alors fait leur apparition. De 3D studio en 1990 développé par Autodesk elle même mère d’Autocad né en 1980 jusqu’à Zbrush en 2009 en passant par maya ou cinéma 4D. L’apparition de tous ces logiciels est une aubaine pour le designer: la problématique de créer des objets issu de son imaginaire recoupant les problématiques ayant entraîné le développement de ces logiciels.

Ces dernières années ont notamment permit l’émergence de plusieurs moyens de création en image de synthèse assez révolutionnaire sortant du lot du fait qu’ils puissent être intéressant également pour le corps des designer. On peut citer parmi ceux là Zbrush ou mudbox qui permet à l’utilisateur de modeler littéralement la matière comme il le ferait avec un bloc d’argile. Ce rapport quasi tactile à une matière virtuelle pourrait amener à abolir beaucoup de limites en terme d’ergonomie comparé à un logiciel traditionnel.

Je vous invite à aller voir cette vidéo ou un designer crée en très peu de temps (moins de une heure) une maquette virtuelle de voiture. Pour cela il déforme, creuse, étire, fend la matière utilisant les outils numériques offerts par le logiciel Zbrush et pouvant s’apparenter à ceux du maquettiste.

Nous assistons dans cet exemple à un logiciel de niche n’apportant pas forcément toute la rigueur attendue dans les formes mais en revanche une grande intuitivité. Nous allons voir que ces logiciels même les plus traditionnels regorgent de compromis une fois appliqués au monde du design.

Des logiciels cependant non adaptés au métier de designer : causes et évolutions à venir.

En effet, la plupart des logiciels permettent une grande malléabilité de la forme et une certaine dose d’improvisation dans le travail de l’objet sur ordinateur et utilisent un procédé dit de « maillage » s’opposant au procédé dit « vectoriel » et offrant bien moins de possibilité d’erreur ou de modification dans la forme.

En fait, dans les logiciels de l’industrie cinématographique, les concepteurs utilisent des polygones pour représenter la surface qu’ils traitent. L’objet pouvant alors être ramené à une surface ouverte ou fermé est en fait constitué de centaines de polygones joint à leurs sommets. Tous ces surfaces élémentaires pouvant avoir des normales différentes celà permet l’interpolation par le logiciel de la surface pour traiter des reflets et éclairages donnant la profondeur. De plus en subdivisant la surface de nombreuses fois, nous arrivons à un aspect donnant l’impression de planéité ou de surface lisse.

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p16laf9eb4otd6etedj1fki1qhh9D‘autre part des logiciels comme Catia ou Solidworks utilisent un procédé vectoriel de mise en forme. Dans ce cas la surface est définie non pas par les normales des polygones qui la compose mais par les tangentes de ses courbes élémentaires. La différence fondamentale est que la surface est bien plus précise puisqu’elle est définie par des équations de courbe dans l’espace et non plus par un tableau remplis de coordonnées de points. Nous pouvons ainsi savoir par exemple la courbure, le degré de tangence de la courbe et encore bien d’autres paramètres qui sont plus approximatifs avec le maillage.

Pour se donner un point de comparaison, c’est à peu près le même principe qu’en 2 dimensions. Si vous réalisez sous Illustrator une courbe, du fait qu’elle soit vectorielle et non plus composée de pixels comme sous Photoshop vous pouvez la zoomer à l’infini sans atteindre de limite visuelle. A l’inverse il est plus facile de réaliser un joli dessin à l’aide d’une tablette graphique sous Photoshop que sous lllustrator. Ici c’est un peu le même problème !

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Mais quelle problématique nous pose ces deux façons différentes de travailler en image de synthèse ? En fait elle est que la création en vectoriel nous offre beaucoup plus d’avantages quant à la matérialisation par des outils numériques de l’objet tandis que la création en polygonal offre plus de latitude quant à la création.

Evidemment il est simple de convertir un objet vectoriel au polygonal (il suffit de prendre quelques point de sa surfaces et de créer le maillage) et difficile de faire l’inverse du fait de retrouver une équation de courbe. Ceci n’est pas dans le sens de la démarche usuelle qui est de d’abord créer (en maillage) et ensuite matérialiser le tout via des outils numériques (qui utilisent le vectoriel).

En effet, la plupart des outils tant chéris par le designer comme la fraiseuse numérique, l’imprimante 3D, la découpe laser ou le tour numérique nécessite le plus souvent de recevoir des données vectorielles ce qui pose un problème.

Pour exemple, nombre de voitures furent crées en 3D grâce à des logiciels de l’industrie cinématographique donc en polygones puis re-réalisés en 3D vectoriel afin de préparer la chaine de production, la réalisation des moules pour les panneaux de carrosserie, etc…

Ces dernières années bon nombre d’évolutions ont déjà été faites notamment dans le domaines de l’ingénierie avec des logiciels faisant le pont entre 3D, calcul de contrainte et usinage réel de la pièce mais il semble subsister encore ici un problème entre deux corps de métiers. Face à cette aberration, nous pouvons espérer voir par la suite se développer des logiciels laissant plus de maniabilité et de continuité dans de la création en vectoriel facilitant ainsi le travail du designer notamment concernant le maquette de ses projets et son lien avec l’industrie et les ingénieurs.

Il est cependant rassurant de voir que la machine est en route et que certains concepteurs se sont penchés depuis peu sur le problème notamment avec des logiciels tel « 3ds max Design » et en argumentaire :

« Permettre aux artistes et aux concepteurs de concentrer davantage leur énergie sur les aspects créatifs que sur les défis techniques »

« Nos produits reposent sur une technologie de base partagée, mais offrent des jeux d’outils spécialisés dédiés, d’une part aux développeurs de jeux, infographistes, spécialistes de l’animation (…), et d’autre part aux architectes, concepteurs, ingénieurs et spécialistes de la visualisation. »

« Développez des formes organiques uniques. Variez la forme, l’échelle et l’aspect. »

« Visualisez votre conception dans son contexte en ajoutant de la végétation et des objets 3D ; des études du site et une analyse de l’éclairage naturel physiquement précise afin de mieux comprendre et expliquer comment la conception fonctionne dans son contexte. »

nouvelles façons de concevoir plus ou moins radicales se sont développées et restent encore un marché de niche pour le designer en quête de solutions. On peut citer parmi celles ci la possibilité qu’offre certain logiciels de dessiner en 3D à l’aide d’une tablette graphique évoluée ou encore le scannage 3D de visage pour réaliser des formes d’objet (Entreprise Sculpteo) Ces solutions novatrices sont tant de recours à la méthode traditionnelle du designer lui ouvrant des portes peut être non envisagées jusqu’à présent.

 Dans la suite de ce paragraphe j’ai interviewé Johann DaSiviera (mélant des propos de Denis) . Responsable et enseignant des outils du numériques à l’ENSCI – Les ateliers sur différentes questions en lien avec notre problématique :

 Utilisez vous l’outil informatique dans votre travail, si oui à quelle étape du procéssus de création si non pourquoi ?

JD : Oui à quasiment toutes les étapes du processus de création a savoir je démarre sur papier. Juste après les premiers croquis jusqu’a validation des dimensions et des assemblages des pièces prototypées puis la production de celles ci

Quels sont les avantages et inconvénients relativement à votre travail de la CAO ?

JD : Avantages multiples : Je dirais que le principal est la très très grande précision que l’on obtient, beaucoup plus importante qu’en maquettage manuel par exemple.  La possibilité de produire à partir d’un seul et même fichier : de l’image du plan et des dessins d’assemblage. Tout plus précisément ! Cela fait gagner du temps !

Pensez vous que le designer à l’heure actuelle se doit d’etre familier avec cet outil ou le papier et crayon font-ils bien l’affaire?

JD : Oui je pense que le designer se doit d’y être familier parce que c’est quelque chose qui devient très courant aujourd’hui dans le monde de la création, de la conception. Les outils de CAO sont arrivés pour nous simplifier la vie,  avant tout était fait sous papier et une modification entrainait une perte de temps. La CAO paramétrique permet notamment de se défaire de toutes ces contraintes.

Pensez vous que cet outil puisse être utilisé en phase de création pure comme alternative au dessin, pourquoi.

JD: Non je ne pense pas que cela puisse être utilisé en phase de création pure car la perception de la 3D est altérée. L’écran d’ordinateur aplatit la vision et l’esthétique des objets.

JD: Je dessine d’abord et après avoir trouvé des bonnes courbes je dessine en 3D. On perd les proportions sinon. En étant focus sur une 3D sans dessins papiers on part dans l’espace sans repères c’est fini.

( Si non, est-ce que l’ergonomie du dit logiciel constitue une barrière – un frein a une utilisation intuitive ? )

JD: Je ne sais pas si cela vient de l’ergonomie du logiciel, je ne suis pas forcément à l’aise par exemple avec les tablettes graphiques mais ce sont des outils qui ne conviennent pas à tout le monde. Par exemple on m’a offert une sourie 3D, j’ai bossé dessus pendant 3 semaines mais je n’ai pas accroché. C’est un outil sensé te faire gagner 50% de productivité mais m’ayant quand même forcé, j’ai arrété son utilisation au bout d’un mois, ce n’était vraiment pas fait pour moi.

La souris d’ordinateur est un peu archaïque mais c’est ultra ergonomique. On le voit avec les jeux vidéo mais c’est pareil dans le boulot. Il y aura toujours de nouveaux outils : tablette graphiques, souries 3D, etc. mais la souris en terme d’ergonomie et polyvalence est indétrônable.

Outre retranscrire les idées, vous est-il arrivé d’en avoir grace à la CAO elle même (appréhension des formes dans l’espace stimulant la créativité, etc…)

JD: Toutes les premières idées se font sur papier. Dessiner en 3D pure dans la perception des volumes et des proportions est difficile. Quant on dessine on perçoit les proportions sur la feuille A4. Par contre il se passe des choses effectivement en 3D par exemple en design génératif mais pouvons nous dire que cela touche à la créativité ou à des algorithmes de programmateurs?

La 3D ne développera pas la créativité selon moi mais donne des idées quant à la conception mécanique et technique de l’objet. Quand tu crée tes éléments tu perçois les systèmes d’assemblages possibles, emboitement, vis, etc…

DIDIER : Cela ouvre le langage formel des objets de façon notable. De notre génération on était excessivement limité par la capacité des outils. Le numérique a ouvert un espace formel nouveau notamment l’outil iconoclaste Rhino. Je trouve ça génial car ça a détruit les registre formel et à amené à développer de nouveaux outils adaptés (imprimante 3D, découpe Laser). C’est formidable !

 Qu’apporte l’avenir ?

JD: Du coté du numérique on a une ouverture qui permet au grand public d’appréhender des logiciels ou des algorithmes complexe à partir d’une simple application (sur Ipad par exemple). En réalité ce qui est bien c’est qu’entre l’écran d’un ipad et ce que tu y dessine par exemple, il n’y a rien ! Cela rend beaucoup plus accessible les choses complexes de l’ordinateur professionnel. Par contre cela n’aura pas la précision de la CAO. Modéliser : oui demain, même aujourd’hui on voit des applications mais qui sont loin d’être aussi précises que la CAO

Que penses-tu du logiciel de CAO idéal pour le designer 

JD: Tspline par exemple est pas mal : Il mêle technique de modélisation de cinéma 4D tout en générant de la polysurface. Le problème c’est qu’en maillage on a pas une précision au centième par exemple ou de tangence sur les courbes. C’est là le gros problème. Sinon le petit intermédiaire qu’est rhino  est un peu à mi chemin c’est pour ça qu’il est prisé à l’ENSCI. Grass hoper est également bien utile notamment dans le générative design : pouvoir générer des géométries très complexes a partir de formules : reste à savoir la part de créativité du designer là dedans.

II)               Les usages actuels de la CAO au service de la création.

De nos jours, et malgré les problèmes que peut rencontrer le designer dans sa relation avec l’outil numérique, l’utilisation de logiciel de CAO est tout de même largement répandue.

Son utilisation joue notamment un rôle primordial lorsque l’on souhaite associer les deux mots « Esthétique » et « Défi technique » transformant le tout en un « défi technologique ».

En effet que ce soit en architecture ou les calculs de contraintes sont la clef de la faisabilité ou bien en design industriel ou se pose plus que tout la question de l’industrialisation de la forme, l’outil informatique joue un rôle majeur.

Stade de Pékin – 2008 dit « le nid d’oiseau »

Visualisation originale du projet du stade de pékin sous catia

Le de Pékin (Nid d’oiseau) réalisé à l’occasion des jeux olympiques d’été de 2008. Sa construction largement médiatisée à fait appel au logiciel Catia de Dassault Système pour l’étude de faisabilité et les calculs de contraintes de cette structure particulière.

D’autre exemples parmi les plus impressionnantes constructions actuelles renforcent le statut de la CAO en construction tel le site de Ground Zero à New York ou encore la tour Burj Khalifa (le plus haut bâtiment au monde) à Dubai, pour n’en nommer que quelques uns.

D’autre part, la place de la CAO n’est pas non plus remise en question en design industriel. Bien que plus du travail de l’ingénieur en aval de celui du designer, l’outil numérique permet de juger de nombreux facteurs important tant pour l’utilisateur que pour l’entreprise. Parmi ceux ci : la faisabilité du produit, son bon fonctionnement, le dimensionnement précis des pièces, l’économie de matière, la durée de fabrication mais également le coût pour l’entreprise.

On peut citer parmi les entreprise ayant un service de design intégré et se servant de la CAO les secteurs aéronautiques, nautiques et automobiles mais aussi ceux de l’horlogerie, du médical ou de l’alimentaire : PSA, Dassault système, Wally, Rolex, Evian, etc.

Dassault Falcon réalisé sous CATIA V5 et présenté lors d’une convention à Genève.

 En conclusion l’usage de l’outil informatique s’est largement rependu au cours de ces deux dernières décennies dans tout un tas de domaine. Outre son utilisation dans le secteur primaire, son évolution et facilité de prise en main lui a permit de s’ouvrir  au secteur secondaire où esthétique et fonctionnalité joue un rôle clé.

Références :

Articles wikipedia :

Autres sites internet et document PDF en ligne :

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