Titre de l'écran-titre (visionné le 12 octobre 2023) / En tant qu'êtres humains, nous percevons naturellement les incohérences d'éclairage. Cette caractéristique rend primordiale la modélisation correcte de la lumière lors de la composition d'objets virtuels et réels. Ces dernières années, les approches d'apprentissage profond ont montré que de nombreuses propriétés de scène peuvent être estimées de manière robuste dans des systèmes de composition automatique à partir d'une seule image. Cela est particulièrement vrai pour les environnements extérieurs, car ils partagent la propriété d'être éclairés par le ciel terrestre, sous le soleil. Cependant, les approches actuelles d'apprentissage en profondeur pour l'estimation de l'éclairage ne produisent pas de textures précises pour les ciels nuageux, et celles qui génèrent des textures de nuages ne garantissent pas la fidélité à l'éclairage estimé. Quant à ce qui est modélisé en l'absence de lumière, les interactions entre les ombres réelles et synthétiques ne sont pas non plus gérées avec élégance par les méthodes existantes, qui supposent généralement un arrière-plan sans ombre. Ainsi, cette thèse a deux objectifs principaux : modéliser et éditer des ciels réalistes peu importe les conditions météorologiques et l'heure du jour, et modéliser des ombres réelles de manière à permettre des interactions avec des ombres synthétiques. Pour atteindre le premier objectif, nous proposons un modèle de ciel photoréaliste contrôlable par des paramètres, à notre connaissance le premier dans la littérature. Ensuite, pour le deuxième objectif, nous présentons la première méthode de composition d'images de la litérature pour l'éclairage extérieur capable de produire des interactions réalistes entre des ombres réelles et virtuelles dans des scènes inconnues. Pour atteindre nos objectifs, de nombreux défis intermédiaires ont également dû être relevés, notamment l'ajustement paramétrique soleil-ciel, la détection de pénombres et la détection d'ombres haute résolution. Nous introduisons également des jeux de donnés pour la détection des pénombres et le masquage d'ombres avec des vérités terrain annotées et fournissons des annotations paramétriques qui surpassent l'état de l'art pour le jeu de données Laval HDR Skies. En utilisant une multitude d'images au contenu varié et complexe provenant de diverses sources, nous effectuons des comparaisons quantitatives et qualitatives démontrant la supériorité de nos approches face aux alternatives existantes. Enfin, nous discutons des limites et proposons des pistes pour les travaux futurs. / As humans, we are naturally capable of perceiving lighting inconsistencies. This trait makes it paramount to model light correctly when compositing virtual and real objects together. In recent years, deep learning approaches have shown many scene properties can be robustly estimated in automatic single-image compositing systems. This is especially true for outdoor environments, as they share the property of being lit by Earth's sky, under the sun. However, current deep learning approaches for lighting estimation do not produce accurate textures for cloudy skies, and the ones that generate cloud textures do not guarantee fidelity to the estimated lighting. As for what is modeled in the absence of light, interactions between real and synthetic shadows are also not handled gracefully by existing methods, which typically assume a shadow-free background. Thus, this thesis has two main goals: to model and edit realistic skies regardless of weather, and to model real shadows in a way that allows for interactions with synthetic ones. To achieve the first goal, we propose a photorealistic, all-weather sky model controllable through parameters, to our knowledge the first in the literature. Then, for the second goal, we present the first compositing pipeline for outdoor lighting that is capable of producing realistic interactions between real and virtual shadows in unknown scenes. To achieve our goals, numerous intermediate challenges also had to be tackled, including parametric sun-sky fitting, soft shadow detection, and high-resolution shadow detection. We also introduce datasets for soft shadow detection and shadow matting with annotated ground truths and provide state-of-the-art parametric annotations for the Laval HDR Skies dataset. By using challenging outdoor images from multiple distributions, we perform quantitative and qualitative comparisons that show our approaches produce more realistic results than existing alternatives. Finally, we discuss limitations and propose pathways for future work.

L’objectif de la recherche consiste à élaborer une méthodologie permettant l’évaluation globale de la qualité lumineuse d’un environnement de travail. La méthode proposée repose sur le calcul de plusieurs indicateurs de performance connus afin de qualifier les espaces en fonction de quatre paramètres, soit l’éclairement, la distribution (variabilité) lumineuse, les risques d’éblouissement et la directivité de l’éclairage. Le calcul des indicateurs a été effectué par simulation informatisée à l’aide du logiciel Radiance. Deux bureaux individuels type localisés au cinquième niveau de l’édifice de la Caisse de dépôt et placement (CDP) de Montréal ont servi de cas d’étude et leur évaluation a été effectuée sous ciels ensoleillés et couvert. Parmi les indicateurs retenus figurent le ratio d’éclairement vectoriel/scalaire, l’altitude du vecteur d’éclairement, l’indice de variabilité de la luminance (LD Index), l’éclairement naturel utile (UDI) et la dimension des plages de lumière directe. Quoique rarement employés lors d’études lumineuses, la littérature récente encourage leur utilisation dans le but d’approfondir le travail d’analyse. En plus de documenter de manière exhaustive l’ambiance lumineuse des bureaux, les résultats obtenus illustrent la complémentarité des indicateurs, soit la nécessité de les comparer entre eux afin de juger adéquatement de la qualité de la lumière dans un espace. Finalement, la synthèse des résultats, proposée sous forme de graphiques polaires, introduit un nouveau mode de représentation des ambiances lumineuses. / This research aims to develop a methodology for the assessment of daylight quality in individual office spaces. The proposed methodology is based on performance indicators related to illuminance, distribution (variability) , glare and directivity. The calculations are performed with the Radiance Lighting Simulation System for a South-West and a North-West oriented office located on the fifth floor of the Caisse de dépôt et placement (CDP) in Montreal. The daylight conditions of these offices are studied under a series of clear skies and an overcast sky. The selected indicators for the assessment of daylight quality are the vector/scalar illuminance ratio, the altitude of illuminance vector, the luminance difference index (LD index), the useful daylight illuminance (UDI) and the size of sunlight patches. The literature encourages the researcher to use advanced indicators like these in order to go beyond a simple study of horizontal illuminance and to deepen the analysis of luminous environment. The results allow a detailed performance assessment for each office. Furthermore, the analysis of the results underline the complementarity of the indicators, i.e., the necessity to compare them to adequately assess daylight quality. Finally, polar diagrams are used to synthesize the results. This graphical approach introduces a useful method to represent luminous ambiances.

L'impact sur la perception de la qualité de la lumière du jour de trois vitrages de couleur différente (bleu, neutre, bronze) mais de transmission visuelle similaire a été étudié. Les participants (n= 36, âge moyen 23,8 ans) étaient assis avec le haut du corps dans une maquette à l'échelle 1:4, reproduisant un bureau composé de quatre murs et une fenêtre orientée sud-est. Lors des sessions d'évaluation, les participants devaient évaluer les conditions lumineuses de la pièce avec un questionnaire portant sur les facteurs suivants: le confort visuel; la naturalité; l'agréabilité; le niveau de précision des détails et textures; et le niveau de lumière. Les participants devaient également évaluer leur état d'éveil à l'aide d'une échelle de somnolence (KSS) au début et à la fin de chaque session. Les analyses par modèle mixte ont révélé des résultats significatifs pour les facteurs suivants: confort visuel (p= 0,015), agréabilité (p= 0,003 et p= 0,017 lorsque les résultats des questions écrites et orales étaient combinés), et le niveau de lumière (p= 0,044) en faveur du verre bronze par rapport au vitrage bleu et au neutre. Le vitrage neutre a également été préféré au bleu pour le facteur agréabilité (p= 0,021). Des test-t appariés réalisés à partir des évaluations de l'éveil des participants (KSS) indiquent une légère baisse du niveau d'éveil en présence du vitrage bleu. Généralement, il semble y avoir une nette préférence pour la lumière ambiante filtrée par un vitrage bronze, lorsque comparé à un vitrage bleu. / The impact on daylight quality perception, of three windows of similar visual transmittance but different colour (blue, neutral, bronze) was investigated. Participants (n=36, mean age 23.8 years) were seated with their upper body immersed in a scale model (1:4) replicating an office room composed of four walls and a changeable window (blue, neutral or bronze) oriented towards the south-east direction. On separate sessions (one for each window glazing), participants were asked to evaluate the luminous conditions in the room according to the following qualitative factors: visual comfort; naturality; pleasantness; precision (of details and textures); light level. Participants were also asked to evaluate their level of arousal using a sleepiness scale (KSS) at the beginning and end of each session. Mixed model analyses revealed statistically significant higher scores for the factors pleasantness (p=0,003 and p=0,017 when results from the oral and written questions were combined), comfort (p=0,015) and daylight quality (p=0,044) for the bronze window glazing compared to the blue and neutral glazing. The neutral glazing was also preferred over blue for pleasantness (p=0,021). Paired t-test analysis from the KSS results indicated a slight decrease in the level of arousal in presence of the blue glazing. Overall, the thesis shows that there appears to be a clear preference for ambient light filtered through bronze window glazing compared to blue window glazing.

La diversité environnementale et l’intégration des qualités visuelles et thermiques de la lumière sont intimement liés à l’expérience du projet d’architecture ainsi qu’à sa performance énergétique. Plusieurs logiciels de simulation informatique ont été récemment développés afin de faciliter l’évaluation quantitative de l’éclairage naturel et de son impact sur l’environnement thermique. Cependant, très peu de recherches ont étudié le volet qualitatif de l’éclairage naturel en explorant simultanément le caractère lumineux et thermique de l’espace. Cette facette de l’architecture se manifeste par la conception matérielle du bâtiment (ouvertures, matériaux, etc.) et constituent un facteur déterminant de la perception spatiale par l’usager. Il est donc primordial pour le concepteur de maîtriser ces notions et de les appliquer dès les premières esquisses du projet. Il peut cependant s’avérer très complexe pour l’architecte de prévoir et d’évaluer «l’invisible» (i.e. l’environnement thermique) au moment de la conception. Les caméras infrarouges permettent désormais la lecture de l’environnement thermique et peuvent devenir un puissant outil pour qualifier et représenter les ambiances thermiques liées au rayonnement solaire en architecture. La représentation de la diversité des ambiances lumineuses et thermiques peut avoir un effet fort bénéfique au niveau de la compréhension et de l’évaluation de bâtiments existants et ainsi constituer une banque de précédents à consulter lors de la conception architecturale. La recherche propose d’explorer le potentiel de l’imagerie digitale (photographique et thermographique), combiné aux différents outils de conception et de représentation architecturale, afin de permettre la visualisation et l’analyse de la diversité environnementale des ambiances physiques au niveau spatial ainsi qu’au niveau temporel. Mots-clés : Diversité environnementale, lumière, thermique, architecture, caméra digitale, contraste, visualisation, représentation, modélisation, image numérique. / The energy efficiency of a building is closely linked to the experience of occupants in architecture. Architects neglecting the visual and thermal qualities of light during the preliminary phase of design can lead to occupants discomfort and deceiving energy performance of the building. Architects must integrate environmental diversity as a design criteria at the first stage of design. While the assessment of the quantitative aspect of light and heat has been widely explored, very few researchers investigated the combined visual and thermal qualities of light over space and time. Energy modeling softwares, which are often used in the design and construction industry, tend to rely on precise information such as the nature of all materials and need countless information to operate, which allows only experts to get a detailed insight on the visual and thermal behavior of a building. This also makes energy simulation modeling inadequate at the first stage of design since a lot of parameters are still unknown. We could therefore say that software simulation «validates» a design concept, but cannot help «generate» that concept. That being said, it can be difficult for designers to figure out how the «invisible» (i.e. the thermal environment) part of the physical environment varies without the involvement of software modeling. There is indeed a need for a new method, a new type of precedents in architecture, devoted to train the eye of the architects to predict, by intuitive thinking, the behavior of lighting and thermal patterns of daylighting in time and space. This research explores the potential of using photographic and thermographic cameras in conjunction with three-dimensional models for the representation and assessment of the quality of light and heat in existing buildings. Recent development in infrared thermal imagery now offers the opportunity to open up the invisible thermal aspect of space to architects, integrating three-dimensional modeling, a powerful tool for visualizing and representing building environments, widely used by architects. The correct representation of the dynamics of those ambiances can generate considerable benefits on the understanding and the assessment of existing buildings and thus set up an unlimited source of precedents to seek advice from during the design of a new construction. As tangible artifacts, they constitute material entities with which to interact and thereby develop knowledge. Keywords: Luminous and thermal diversity, architecture, digital imagery, contrast, visualization, representation, 3d modelling.

Ce travail de recherche concerne un modèle de simulation inverse de l'éclairage permettant la prise en compte de la lumière naturelle dans le projet architectural. Notre objectif est de développer une méthode numérique d'aide à la « conception par l'intention d'ambiance » qui s'apparente à la conception paramétrique. Cette recherche est focalisée sur la lumière incidente provenant de la voûte céleste et de l'environnement urbain. <br /><br />Nous proposons une méthode qui concrétise les intentions d'ambiance lumineuse, par la production des propriétés géométriques et photométriques des ouvertures. Cette méthode s'attache tout d'abord à matérialiser les intentions d'ambiance lumineuse dans une scène 3d, par un rendu photométrique et des descripteurs graphiques. L'action sur ces descripteurs permet au concepteur d'exprimer ses intentions d'ambiance lumineuse à travers les paramètres physiques de l'éclairage.<br /><br />Un modèle de simulation inverse de l'éclairage utilise ensuite ces paramètres physiques pour calculer les ouvertures. Le problème de la simulation inverse est posé comme une recherche d'émittance de sources. Une comparaison d'images entre l'apport des sources lumineuses et l'éclairage souhaité, permet d'évaluer les propriétés des éléments d'ouverture, et par conséquent, de définir les ouvertures du bâtiment. Le modèle est validé par des tests de reconstruction d'ouverture. La confrontation à une situation réelle montre les possibilités d'intégration de cette méthode dans la conception architecturale.

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.

De nombreuses recherches démontrent qu'un contact visuel avec la nature et l'accès à la lumière du jour dans le milieu scolaire favorise le bien-être et la réussite éducative des élèves. Au moment où la majorité des bâtiments du milieu scolaire québécois doivent être rénovés, il existe peu de méthodes d'évaluation et de visualisation permettant aux architectes d'identifier les enjeux et opportunités des écoles québécoises en termes d'éclairage naturel et de lien visuel avec l'extérieur. L'objectif de cette recherche consiste à évaluer et représenter l'éclairage centré sur l'humain et les vues sur l'extérieur dans le milieu scolaire, afin d'informer le processus de requalification des écoles primaires québécoises. Elle aborde l'analyse d'espaces intérieurs dans trois écoles de Québec par une approche d'évaluation post-occupationnelle (EPO), soit le relevé environnemental. Cette méthode permet de quantifier la connexion visuelle avec l'extérieur en termes d'angles de vue (°), et l'éclairage centré sur l'humain en termes de température de couleur (K), ainsi que d'éclairement photopique (Lux) et mélanopique (Equivalent melanopic lux - EML). La recherche développe également des méthodes de représentation permettant de spatialiser les données quantitatives recueillies lors des relevés sur des plans et coupes architecturaux, ainsi que des photographies panoramiques. Ces spatialisations permettent d'étudier le lien entre la position et le champ visuel des occupants en relation aux caractéristiques architecturales d'un espace scolaire qui modifient les relations intérieures extérieures. L'analyse simultanée de plusieurs représentations illustre la manière dont les obstructions naturelles, la configuration des fenêtres et la matérialité des salles de classe modifient l'éclairage centré sur l'humain et les possibilités de vues extérieures. Ultimement, les visualisations spatiales développées dans cette recherche informent la manière dont diverses stratégies d'éclairage naturel et de connexion visuelle avec la nature contribuent au bien-être des occupants, permettant le transfert des connaissances générées par les EPO vers la conception architecturale. / Numerous studies have shown that a visual contact with nature and daylighting in the school environment promotes children's well-being and academic achievement. At a time when most Quebec school buildings require major renovation, there exist few evaluation and visualization methods that allow architects to identify the challenges and opportunities of Quebec schools in terms of daylighting and visual connection with the exterior. The objective of this research is to evaluate and represent human-centric lighting and views in the school environment, to inform the requalification process of Quebec primary schools. It addresses the analysis of interior spaces in three Quebec City schools through a post-occupancy evaluation (POE) approach, namely the environmental survey. This method quantifies the visual connection with the exterior in terms of viewing angles (°), and human-centric lighting in terms of colour temperature (K), as well as photopic (Lux) and melanopic illuminance (Equivalent melanopic lux - EML). The research also develops representation methods to spatialize the quantitative data collected during the surveys on architectural plans and sections, as well as panoramic photographs. These spatializations make it possible to study the link between the position and the visual field of the occupants in relation to the architectural characteristics of a school space that modify the interior-exterior relations. Simultaneous analysis of several representations illustrates how natural obstructions, window configurations and the materiality of classrooms alter human-centric illumination and opportunities for outdoor views. Ultimately, the spatial visualizations developed in this research inform how various daylighting strategies and visual connections to nature contribute to occupant well-being, and enables the transfer of knowledge generated by POE to architectural design.

Cette recherche propose d’analyser les performances énergétiques et lumineuses de différentes formes de panneaux isolants mobiles (PIM) extérieurs pour un espace de travail. Les niveaux élevés d’éclairement exigé dans ces espaces se traduisent par la quête d’un maximum de transparence qui entraîne cependant d’importantes déperditions thermiques en climat nordique. Les simulations numériques IESVE permettent d’évaluer la performance énergétique de l’isolation mobile et de l’occultation, alors que les simulations réalisées dans le module RADIANCE du même logiciel permettent d’analyser les niveaux et la répartition de l’éclairement intérieur générés par la présence et le mouvement des PIM. Des scénarios journaliers optimaux de mouvements, construits sur une base horaire à l’aide d’indicateurs énergétique et lumineux, aux solstices et à l’équinoxe d’automne sous ciel dégagé, permettent d’évaluer l’impact d’une façade adaptative sur un espace de travail. Bien que certains scénarios soient clairement incompatibles, d’autres présentent des performances élevées à la fois sur les plans énergétiques et lumineux. Cette recherche conclue sur le potentiel du PIM en tant qu’opportunité d’adaptation au sein d’une architecture adaptative. / This research focuses on the performance of movable insulation panels as manual shading devices and as an energy conservation strategy for an office space. High lighting level requirements for such spaces ask for a quest for transparency which results in high thermal losses in cold climates. Simulation results demonstrate the device’s potential in reducing energy consumption as well as diversifying visual ambiances. Three forms of panels are simulated using IES VE and Radiance module. Optimal manipulations are determined from an energy and lighting standpoint by assessing two metrics and are compared to illustrate their effects on lighting environment and energy loads. Optimal scenarios are constructed on an hourly basis to illustrate differences in energy and lighting needs. While some manipulation scenarios clearly demonstrate non compatible effects on energy and lighting performance, some scenarios can significantly improve both energy and lighting performance and should be considered. Conclusions address the potential of movable insulation panels as an effective adaptive strategy.

Parmi les diverses entités que l'architecte est amené à manipuler au cours du processus de conception, les « ambiances » constituent un domaine éminemment complexe, constitué des interactions que l'usager perçoit entre les phénomènes physiques et les formes de l'environnement construit. La lumière naturelle s'inscrit précisément dans ce cadre, où la variabilité individuelle vient s'ajouter à l'aspect dynamique des phénomènes. Or s'il est manifeste que les architectes s'attachent de manière permanente au travail sur la forme, ils ne semblent pas toujours traiter avec la même rigueur la disponibilité en lumière naturelle et les interactions diffuses. La complexité des notions abordées et le manque d'outils de simulation en sont sans doute les raisons majeures. Nous proposons donc, en nous appuyant sur des travaux préalables du laboratoire CERMA de l'École d'Architecture de Nantes, le développement d'un nouvel outil logiciel susceptible d'évaluer de manière performante la lumière naturelle au sein du projet architectural et urbain, à partir d'une maquette numérique tridimensionnelle de l'espace étudié. Si certains travaux concernant l'évaluation de la lumière naturelle dans les espaces intérieurs existent déjà, en revanche les espaces extérieurs restent, en dehors d'aspects relatifs à l'ensoleillement, rarement envisagés ; notre premier objectif est donc de considérer indifféremment espaces intérieurs et espaces extérieurs, et de les soumettre de manière globale aux conditions d'éclairement qui résultent de l'ensemble constitué du soleil et de la voûte céleste. Celles-ci sont basées sur des modèles de distribution statistiques. Notre perception de la lumière provenant exclusivement de sa réflexion sur les matériaux, ceux-ci jouent un rôle essentiel dans les échanges entre les différentes surfaces de l'environnement. Le second objectif est donc de prendre en compte ces réflexions complexes, au travers de vitrages éventuellement. Il est atteint en adoptant un traitement informatique s'inspirant de la théorie des échanges radiatifs établie par les thermiciens il y a plus d'un demi-siècle, reprise et instrumentée dans des recherches plus récentes (années 80) sur l'image numérique. En dernier lieu sont proposés quelques exemples d'application dans le domaine lumineux, mettant en évidence les potentialités d'analyse de l'outil développé ; ils sont complétés par les perspectives qu'offrent les modalités de traitement utilisées, notamment dans le champ de la micro-climatologie urbaine.

L'efficacité énergétique du bâtiment occupe une place importante dans les projets de construction. La façade, intermédiaire entre l'environnement et l'intérieur, joue un rôle clé pour déterminer les performances énergétiques du bâtiment. Les systèmes de fenestration complexes sont généralement utilisés pour améliorer son efficacité. L'étude des performances de la façade inclut généralement la consommation d'énergie, l'éclairage naturel et les aspects de confort visuel et thermique. Les efforts récents s'orientent vers l'utilisation de modèles intelligents tels que le Building Information Modeling. CFS pourraient être facilement comparées dans la phase de conception du bâtiment afin d'optimiser ses performances. Nous présentons une méthodologie pour transformer le modèle architectural du BIM en modèle énergétique ainsi que des modèles optique et thermique du CFS compatibles avec le BIM. Ces modèles sont validés par une comparaison avec des données expérimentales et les normes actuelles. / The energy efficiency of the building occupies an important place in construction projects. The facade plays a key role in determining the performance of the building. Complex fenestration systems (CFS) are therefore generally used to improve its efficiency. The facade's performance evaluation usually includes energy consumption, natural lighting, visual and thermal comfort aspects in order to choose the optimal CFS. Recent efforts have focused on using rich models such as Building Information Modeling (BIM). These models provide an opportunity for automation and cost savings. Several CFS models could easily be compared to optimize the building's performance. In this thesis, we present a methodology to transform the architectural model of the BIM into a Building Energy Model compatible with several simulation software. We also present optical and thermal models compatible with BIM. These models are validated by comparison with experimental data and current standards.