L’utilisation de vitrages spécialisés est une stratégie permettant aux constructions résidentielles québécoises d’atteindre un meilleur rendement énergétique. Cependant, ces vitrages modifient la quantité et la qualité de la lumière intérieure, ce qui a un effet important sur la perception visuelle de l’espace et de la vue sur l’extérieur. Cet effet est particulièrement important à considérer dans les espaces de repos ou de loisir, comme dans un salon ou une salle de séjour, puisque l’attention de l’occupant est focalisée sur les ambiances et les qualités de l’espace plutôt que sur une tâche particulière. Toutefois, très peu d’études se sont penchées sur la qualité de la lumière en fonction du type de vitrage en milieu résidentiel. L’objectif principal de cette recherche est d’étudier l’influence de vitrages spécialisés (à revêtements et verres teintés) sur la qualité de la lumière naturelle en milieu résidentiel. Cette étude a été réalisée à l’aide d’une maquette à échelle réduite simulant une salle de séjour et dont le vitrage était interchangeable. Sept échantillons de vitrage étaient à l’étude. Des participants devaient observer l’intérieur de la maquette et évaluer les qualités de l’espace et de la lumière pour chaque type de vitrage. De plus, la couleur de la lumière transmise a été étudiée à l’aide d’une analyse numérique d’images digitales. L’ensemble des résultats obtenus a confirmé la plupart des hypothèses de travail et corroborent les résultats obtenus lors de recherches antérieures. Parmi ces résultats, il apparaît que le type de vitrage a influencé la perception du niveau de lumière, de la naturalité, de la beauté et de la précision. De plus, les vitrages dont la transmittance est plus élevée ont produit des évaluations plus positives concernant la perception de la naturalité, de la beauté et de la précision. Par ailleurs, les résultats suggèrent que pour un facteur de transmission similaire (82 et 83%), les participants ont préféré un vitrage double sans oxyde de fer à un vitrage double standard, ce qui est probablement attribuable à la neutralité spectrale du vitrage sans oxyde de fer. Enfin, la présente étude suggère que les participants ont peu apprécié l’espace et la lumière lorsque le vitrage produisait une lumière verdâtre. / The use of tinted and coated glazing is one of the strategies that can improve energy efficiency of residential buildings. However, these glazing types modify the quantity and quality of daylight in the building and these modifications affect the visual perception of the interior and view out. This effect is probably more important to consider in spaces dedicated to contemplation, such as a residential living room, because more attention is allocated to the room’s ambience. However, most studies in this area have been conducted in a work environment and no studies have been conducted in a residential environment. The main objective of this research was to study the effect of glazing type on daylight quality in residential spaces. The experience was conducted using a scale model of a typical living room where the glazing type was interchangeable. Seven glazing samples provided by local manufacturers were tested. The participants looked inside the model and evaluated daylighting qualities according to each glazing type. Furthermore, the transmitted light colour was studied and analysed by a digital photo analysis. The main results confirmed most of the work hypotheses and corroborated some results of previous research. Among these results, it was found that the glazing type influences the perception of light level, naturalness, beauty and pleasantness and precision. Also, the correlation between visual transmittance and the qualitative factors confirms the hypothesis that glazing types of a higher visual transmittance produce more positive ratings regarding the perception of naturalness, beauty and pleasantness and precision. Furthermore, results suggest that for a similar transmittance (82 and 83%), participants preferred an iron-free double pane glazing to a standard double pane glazing, which is probably due to the spectral neutrality of the iron-free glazing. Finally, this research indicates that glazing types with a strong green shift are generally disliked.

Ce mémoire de maîtrise propose la numérisation laser tridimensionnelle LiDARcomme nouvelle méthode d'étude et de visualisation de l'éclairage naturel dans des environnements réels pour architectes et designers. Elle constitue un complément aux méthodes d'éclairage actuelles car elle répond aux limites de la méthode de mesure de l'éclairement, de la simulation numérique et de l'imagerie à haute dynamique(HDR)en ce qui concerne le relevé et la représentation des patterns lumineux. Il présente une étude de cas pour déterminer les avantages et les limites de la numérisation laser 3D dans une vaste cafétéria à éclairage naturel et artificiel, vaste, géométriquement complexe et fragmentée. Les patterns lumineuxet la géométrie del'espace sont capturés par un appareil à balayage laser 3D à travers une série de quatre numérisations. Les numérisations sont alignées et fusionnées pour former un seul modèle 3D de l'espace entier. Les patterns lumineuxsont présentés en relation avec la matérialité, la géométrie et la position des fenêtres, des murs, des appareils d'éclairage et des sources d'éclairage et présentés sous forme d'images semblables à des dessins de présentation architecturaux. Plus précisément, les patterns lumineuxsont illustrés dans un plan d'étage, un plan de plafond réfléchi, une axonométrie et une coupe transversale. La méthode fournit des résultats de visualisation percutants. Elle facilite leur compréhension des patterns lumineux, car un nombre illimité d'images peut être généré à partir d'un nuage de points. L'exactitude de la méthode de relevé des espaces éclairés naturellement estégalementvérifié pour desespacesrelevésen une et plusieurs numérisations en comparant les patterns lumineux des imageries HDR et des nuages de points. De plus, le mémoire explore le potentiel de la numérisation laser tridimensionnelle comme méthode pour simuler de nouvelles ambiances lumineuses dans des espaces existants. / This master thesisproposesLiDARtridimensional laser scanning as a new daylighting enquiry and visualization method for real built environments for architects and designers. It constitutes a complement to actual lighting methods because it responds to the limitations of the illuminance measuring method, computer simulation and high dynamic rangeimagery concerning the survey and representation of lighting patterns. It presents a case study to determine the advantages and limitations of 3D laser scanning in a vast, geometrically complex and fragmented naturally and artificially lit cafeteria. Lighting patterns and the geometry of the space are captured with a 3D laser scanner through a series of four scans. The scans are aligned and fused to form a single 3D model of the entire space. The lighting distribution patterns are showcased in relation to the materiality, geometry and position of windows, walls, lighting fixtures and the lighting sources and presented through images similar to architectural presentation drawings. More precisely, the lighting distribution patterns are illustrated in a floor plan, a reflected ceiling plan, an axonometry and a cross-section. The method provides powerful visualization results and facilitates their understanding as an unlimited number of images can be generated from a point cloud.The precision of the method for surveying daylit environments surveyed through one and several scans is also verified by comparing lighting patterns between HDR and point cloud imageries. Moreover, it explores tridimensional laser scanning as a method for rendering new lighting ambiances in existing spaces.

Cette étude explore le potentiel d’environnements intérieurs en bois éclairés naturellement à créer des ambiances chaleureuses, lumineuses et agréables, favorisant le confort et le bien-être psychologique. Le premier objectif de ce projet est d’étudier la diversité des conditions de ciel en termes de couverture et d’épaisseur nuageuse, ainsi que d’évaluer les impacts de cette diversité lumineuse sur cinq maquettes à échelle réduite composées de différents agencements de bois. Des données météorologiques sont transcrites dans un journal (voir article 1) alors que la comparaison simultanée de photographies des espaces sous les mêmes conditions révèle une remarquable diversité d’ambiances lumineuses pour un espace orienté au Sud-Est en fonction de la position du soleil et de la nébulosité du ciel. Alors qu’un espace composé de bois teint gris crée une atmosphère sombre, terne et froide, ne subissant aucune différence au niveau de ses ambiances visuelles lorsque soumise à des conditions de ciel différentes, l’analyse de photographies révèle qu’un espace composé de bois en chêne jaune crée une atmosphère chaleureuse, claire, et moins contrastée, remarquablement différente selon la nébulosité et la position du soleil. Par la suite, le deuxième objectif consiste en une enquête composée d’un questionnaire exploratoire soumis à 80 participants afin de comparer et classer ces espaces en contexte extérieur (voir article 2). Les résultats révèlent une préférence pour les espaces clairs, les qualifiant de « lumineux », « naturels », « chaleureux » et « agréables », favorisant des tâches cognitives et de concentration. L’espace composé de surfaces foncées est le moins apprécié, particulièrement chez les femmes, le qualifiant de « sombre », « désagréable », « épeurant » et « éblouissant ». Le sexe des participants ainsi que la séquence dans laquelle les maquettes sont observées génèrent un impact sur leur évaluation, tandis que la nébulosité du ciel ne possède pas d’effet sur la façon dont les maquettes sont perçues et classées. / This paper explores the potential for natural light to enhance wooden interior environments. Several studies have proven that the use of wood in furniture, interior surfaces and decoration help creating warm, bright and pleasant ambiences, enhancing psychological well-being and comfort when compared to other materials. This study aims to compare and examine the photometric and psychologic effects of diverse wooden environments. The objectives of this project were twofold: first, to study the diversity of northern sky conditions in terms of cloud cover and thickness as well as to evaluate the impacts of the diversity of natural light on five different wooden scale models. In order to create a cloudiness scale, weather data was collected during spring equinox in Quebec City, as well as photometric measurements. A photographic survey occurred in five scale models made with interior wooden finishes of varying color combinations, which documented the impact of sky diversity on brightness, hue and contrast. Simultaneous scale model studies under a real sky allowed direct comparison under the exact same lighting conditions. The second objective was to explore the effects of different colors, finish and ratio of wooden surfaces combinations on human perception. More specifically, participants compare simultaneously the five different interior wooden scale models under the natural light of the northern hemisphere in terms of their appreciation, visual comfort and well-being. The survey involved 80 participants with an exploratory questionnaire in order to compare and classify the different models. Conclusions showed a remarkable diversity of visual ambiences for a South-East oriented space depending on the position of the sun and sky conditions. Gray-dyed wooden finishes created dull and unchanging atmospheres, while yellow oaked surfaces allowed various dynamic ambiences. Participants demonstrated a preference for clear, bright and warm models, relating them cognitive and small-scale tasks. Darker models in terms of reflectance and lighting ambiences were the least preferred, especially for women.

Le bois est un matériau souvent utilisé par les architectes pour améliorer l'ambiance générale d'un espace, mais peu de recherches en présentent l’impact réel du matériau sur les impressions visuelles et les effets lumineux. Cette recherche étudie l'influence de la matérialité du bois par rapport à la création d'ambiances d'éclairage spécifiques dans l'architecture. Plus particulièrement, elle se concentre sur l'impact des panneaux décoratifs en bois à générer de la diversité lumineuse dans les espaces intérieurs et son potentiel à améliorer la satisfaction environnementale et l'efficacité énergétique. La recherche utilise des maquettes à l’échelle pour leur précision dans la représentation des ambiances lumineuses d’espaces éclairés naturellement ainsi que les technologies récentes d'imagerie digitale pour capturer et analyser les résultats. La méthodologie permet la comparaison entre les différents réglages des espaces intérieurs créés par une sélection des types de matérialités du bois: la réflectance (valeur), la couleur et la réflectivité. Les modalités spatiales sont comparées en présence d’ensoleillement direct et sous des conditions de ciel couvert puisque les modèles d'éclairage et les ambiances diffèrent considérablement. Les résultats permettent d’établir une discussion sur les ambiances en termes de brillance et de contraste, sur la couleur ainsi que la répartition des zones lumineuses dans l'espace. La recherche souligne le rôle des matérialités que peuvent prendre le bois pour optimiser la diversité lumineuse et la création d'ambiances visuellement confortables, ainsi que ses possibilités d'améliorer les ambiances architecturales par rapport à la lumière. / Wood is a material often used by architects to enhance the overall ambiance of a space but few research discuss its actual impact on visual impressions and luminous effects. This research studies the influence of wood materialities in relation to creating specific lighting ambiances in architecture. More particularly, it focuses on the impact of decorative wood indoor panels on the creation of daylighting diversity in interior spaces and the potential to improve environmental satisfaction and energy efficiency. The research uses scale models for their accuracy in rendering complex daylighting ambiances in conjunction with the latest imaging technologies to capture and analyze the results. The methodology enables the comparison between different settings of interior spaces created by a selection of wood type materialities: ratio (percentage), color and gloss. Spatial modalities are compared in the presence of direct sunlighting and diffuse skylight conditions since lighting patterns and ambiances differ considerably. The results enable a discussion of ambiances in terms of brightness and contrast, color, as well as the luminous distribution in the space. The research underlines roles of wood materialities to achieve luminous diversity and creating visually comfortable interior ambiances as well as its opportunities to enhance architectural ambiances in relation to light.

La recherche propose de faire la démonstration que la diversité des ambiances lumineuses, produite par l'intégration de l'éclairage naturel aux espaces intérieurs, est en mesure de créer des espaces confortables. Afin d'y parvenir, la recherche emploie un ensemble de méthodes complémentaires, notamment la cartographie positionnelle, le questionnaire fermé, la photographie, l'analyse numérique d'images et les outils développés pour le projet CRSH 2003-2007 : « Environmental Adaptability in Architecture - Towards a dynamic multi-sensory approach integrating users behavior ». Ces méthodes permettent d'étudier les ambiances lumineuses d'un espace réel, en l'occurrence le café de l'École d'architecture de l'Université Laval, et le niveau de confort perçu par ses occupants. Les résultats soulignent les différences marquées dans la perception du confort des occupants pourtant soumis aux mêmes conditions d'ambiances. Ils prouvent aussi que l'éclairage naturel est confortable puisque les ambiances lumineuses diversifiées qu'il engendre permettent aux occupants de choisir celles qui leur semblent les plus appropriées en regard à leur contexte d'activité et à leur propre définition du confort. / This research strives to demonstrate that the diversity of a luminous environment, created by the daylighting of buildings, is enough to generate comfortable spaces. In order to achieve it, the research uses a number of methods such as : behaviour mapping, a written survey, photography, the digital image analysis and parts of the methodology developed for the project SSHRC 2003-2007 intitled : "Environmental Adaptability in Architecture - Towards a dynamic multi-sensory approach integrating users behavior ". These methods allow the study of the luminous conditions of a real space, in the present case the "café of the school of architecture of Laval University", and the level of comfort perceived by its occupants. The results underline the important differences in the evaluation of comfort among occupants faced to the same conditions. They also prove that daylighting is comfortable since the diverse luminous conditions created allow the occupants to choose the ambience they feel most appropriate to their activity context as well to their own definition of comfort.