La visualisation de données informatiques est aujourd'hui omniprésente. Plusieurs facteurs contribuent au développement très rapide des systèmes de visualisation. Le premier est bien sûr les progrès impressionnants du matériel informatique en termes de capacités graphiques, qui met à la portée d'un grand nombre d'utilisateurs le traitement de données tridimensionnelles en temps réel. Un second facteur est la recherche permanente de la compétitivité par les acteurs économiques, qui les conduit à tenter de réduire les coûts et d'accélérer les étapes de conception et de création de nouveaux produits. Dans cette optique, l'utilisation de maquettes informatiques permet à la fois de tester un plus grand nombre d'alternatives, plus rapidement et à un coût moindre qu'avec des méthodes plus traditionnelles (telles que la réalisation de maquettes à l'échelle ou de prototypes variés). La généralisation des techniques de visualisation est aussi encouragée par la complexité croissante des systèmes technologiques ou organisationnels. En effet l'image est un médium de communication très efficace, et permet de présenter une grande masse d'informations de façon synthétique. Le développement de la «visualisation scientifique» au cours des dix dernières années en fournit un exemple frappant. Mais il suffit de considérer la complexité du pilotage d'une centrale nucléaire, ou celle d'un ensemble de réseaux de distribution urbains, pour envisager de nombreuses applications à la visualisation 3D. Ce mémoire s'intéresse particulièrement aux techniques de simulation de l'éclairage, en vue de synthétiser des images « réalistes » de scènes tridimensionnelles. La synthèse d'images réalistes est utile dans tous les cas ou` la visualisation permet d'opérer des choix, dans une optique de prototypage, ou maquettage informatique. Les domaines d'application sont nombreux, avec par exemple l'éclairagisme (intérieur ou extérieur), la simulation architecturale, les études d'impact sur site, la conception de systèmes d'éclairage (luminaires ou projecteurs), la téléprésence et la réaliteé virtuelle en général (liste non limitative !). On envisage maintenant par exemple d'utiliser la simulation pour la vente, en proposant au client de visualiser, voire d'interagir avec le produit «en situation».