Cette étude s'articule autour d'une méthodologie d'évaluation du confort aérothermique des spectateurs dans les stades modernes. Elle propose une extension de l'approche aérothermique sur le confort visuel et aborde les aspects de confort acoustique. <br />Dans en premier temps, la démarche consiste à appréhender la notion du confort dans les espaces semi-extérieurs : une zone de confort aérothermique qui intègre uniquement l'effet de la température et du vent sur le confort est définie. La zone est délimitée par des critères thermiques et mécaniques qui sont basés d'une part, sur les indices et les cartes de confort thermique et d'autre part, sur un seuil lié à la gêne mécanique due au vent. Cette zone permet d'évaluer le confort aérothermique des spectateurs pour des valeurs de vitesse et de température associées. Les facteurs climatiques à l'intérieur du stade, en particulier l'écoulement d'air et le rayonnement solaire sont affectés par l'architecture du stade. <br />Dans un second temps, l'impact de la morphologie architecturale du stade sur les caractéristiques de l'écoulement d'air à l'intérieur du stade, notamment au niveau des tribunes est étudié. Pour cela une série d'essais paramétriques a été effectuée sur vingt configurations architecturales du stade pour trois incidences du vent dans une des souffleries à couche limite du CSTB Nantes. La vitesse du vent et son écart-type ont été mesurés par la technique de l'anémométrie à fil chaud en de nombreux points situés au niveau des tribunes. Au cours des essais les paramètres suivants ont été modifiés : l'inclinaison de la toiture, la porosité de la façade, le débord de la toiture et le plan du stade. Les résultats des essais paramétriques ont mis en évidence qu'il existe des relations entre la morphologie architecturale du stade et les caractéristiques de l'écoulement. Ainsi, le confort aérothermique des spectateurs est lié à la morphologie du stade; par ailleurs la géométrie de la toiture influe sur le confort visuel. Le confort visuel des spectateurs en lumière du jour est analysé pour trois localisations géographiques et pour dix configurations du stade comportant des toitures opaques de différentes positions ou dimensions, à partir de l'uniformité d'éclairement de l'aire de jeu : il faut notamment éviter qu'un contraste accentué dû à l'ombre de la toiture apparaisse sur l'aire de jeu. Les conditions lumineuses sont également affectées par des caractéristiques photométriques de la toiture. Une conception de méthode a été mise en œuvre qui permet de définir la morphologie photométrique de la toiture dans le cas où il n'est pas favorable du point de vue du confort thermique que l'intégralité de la toiture soit couverte par un matériau transparent qui permet d'augmenter la longueur de la période de l'éclairement uniforme de l'aire de jeu. La localisation de la partie opaque et transparente d'une toiture est déterminée par un outil expérimental appelé horizontoscope, en fonction de la localisation géographique. Cette analyse complète l'évaluation du confort aérothermique. <br />Une évaluation réelle du confort aérothermique basée sur la transposition des résultats des essais menés en soufflerie a été développée. Cette transposition intègre les données climatiques du site de construction du stade et permet d'évaluer le confort aérothermique des spectateurs pour une période choisie à partir de la zone de confort définie auparavant. Elle permet de hiérarchiser les configurations présélectionnées pour un site choisi et est ainsi destinée à être un outil d'intégration du stade dans son climat. Elle doit idéalement être employée dans la démarche de conception.

Cette thèse a été réalisée en parallèle avec le projet de recherche « ENG05 lighting », un programme européen de recherche en métrologie réunissant une quinzaine d’instituts nationaux de métrologie en Europe. L'apparition de nouvelles solutions d’éclairage utilisant des diodes à électroluminescence (DEL) n’apporte pas seulement une efficacité en termes de diminution de puissance consommée mais elles doivent également répondre à des critères dequalité delumière pour l’utilisateur selon l’environnement.L'étude se concentre sur les problématiques du confort visuel ainsi que sur les indices du rendu des couleurs conformes à ceux de la Commission International de l'Eclairage (CIE) qui ne permettent pas de prédire une évaluation fiable en ce qui concerne ces nouveaux éclairages à l’état solide.Cette recherche s’appuie sur les calculs informatisés des métriques existantes, les résultats de plusieurs expériences subjectives réalisées dans un environnement contrôlé et reproductible et leurs caractérisations. Un premier modèle capable de prédire le confort visuel d'un scénario d'éclairage est réalisé et décrit. Plusieurs axes d'amélioration des métriques du rendu des couleurs sont étudiés.L'ensemble des expériences intègre des solutions d'éclairages traditionnelles. A l’aide de carte de luminance, les résultats obtenus sont comparés aux performances des sources respectives.Mots-clefs : Rendu des couleurs, confort visuel, qualité des éclairages, expérience subjective, DEL, DEL, UGR, IRC, CRI, éblouissement, carte de luminance. / The ENG05 project funded by the European Research Metrology Programme (EMRP) addresses measurement aspects of both quantity and quality of new lighting such as solid-state lighting (SSL).The current Colour Rendering Index (CRI) of the CIE (International Commission on Illumination) fails to predict the subjective ranking of the lighting sources based on DEL (light emitting diode). Along with a study of colour rendering metrics based on an extensive computation of relevant metrics and colorimetric calculations, a study on visual comfort is performed and both are presented in this thesis.For interior lighting standards it doesn’t exist a metric able to predict the visual comfort of an environment. Therefore, the aim of this study consists in a contribution to the human visual comfort characterization according to various realistic configurations considering the comparison between DEL luminaries and traditional lighting technologies (fluorescent, halogen).The analysis of the results DEL to develop a model which could be deemed worthy of consideration by CIE.Keywords: color rendering, visual comfort, lighting quality, subjective experiment, DEL, UGR, CRI, glare, luminance maps.

La recherche propose de faire la démonstration qu'il existe une certaine relation de cause à effet entre la prise en compte des paramètres du confort visuel dans la conception des établissements scolaires et la performance scolaire des utilisateurs. Dans ce sens, nous essaierons de montrer comment la façon dont l'éclairage naturel sera introduit dans une salle de classe sera un facteur déterminant du confort visuel. En termes de méthodologie, nous avons retenu une approche qualitative qui permet de répondre, de manière simple et efficace, aux objectifs de cette recherche. Dans un premier temps, nous établissons un état de l'art du concept de l'éclairage naturel et du confort visuel en milieu scolaire. Ensuite, nous proposons une méthode d'analyse et d'évaluation qui s'articule autour de deux phases : - l'une consiste à analyser la qualité environnementale des établissements scolaires en Libye. L'objectif de cette phase est d'arriver à une classification typologique des salles de classe existantes dans notre zone d'étude ;- l'autre consiste à incorporer des simulations par maquette, qui nous permettent la collection des informations maximales dans le temps le plus court, par une série de photos enregistrant les conditions de confort visuel. Cela nous permet de montrer de façon simplifiée l'impact des caractéristiques des salles de classe étudiées, notamment leurs orientations, qui peuvent avoir une influence directe ou indirecte, positive ou négative, sur le confort visuel et par extension sur la performance scolaire de ces utilisateurs.D'après les résultats obtenus, nous avons constaté que les établissements scolaires en Libye, tels qu'ils sont conçus et réalisés actuellement, ne répondent guère aux besoins de leurs utilisateurs et ont sur eux un impact considérablement négatif. Enfin, à la lumière de l'ensemble des constatations, nous discutons les conséquences de nos résultats obtenus pour la conception architecturale des futurs établissements scolaires en Libye, et nous proposons ensuite d'établir une liste des recommandations appropriées au contexte climatique de la zone d'étude pour la conception des salles de classe, afin de les mettre à la disposition des architectes et des autorités pour d'éventuelles utilisations et approfondissements, qui permettent non seulement de rénover des édifices existants mais aussi d'améliorer la conception des futures constructions.

La TV 3D stéréoscopique (S-3DTV) est supposée améliorer la sensation de profondeur des observateurs mais possiblement en affectant d'autres facteurs de l'expérience utilisateur. L'évaluation subjective (avec observateurs) est la méthode la plus directe pour qualifier la qualité d'expérience (QoE). Cependant, les méthodes conventionnelles ne sont pas adaptées à l'évaluation de la QoE dans le cas de la S-3DTV. Cette thèse a pour but de, premièrement proposer de nouvelles méthodologies pour évaluer la QoE dans pareil contexte ; deuxièmement investiguer les impacts de choix technologiques de la diffusion S-3DTV sur la QoE ; troisièmement proposer des recommandations pour optimiser la QoE. Sur les aspects méthodologiques, l'idée clé repose sur une approche multidimensionnelle de la QoE via la définition de plusieurs indicateurs. La fatigue visuelle fait l'objet d'une étude expérimentale particulière en utilisant des questionnaires, tests de vision et analyse de signaux EEG dans des conditions de visualisation optimisés. D'autres indicateurs ont été mesurés pour investiguer quantitativement l'impact de l'acquisition, la représentation, la compression et la transmission du contenu S-3DTV sur la QoE. De plus, les règles améliorées de captation stéréoscopiques, de budget de profondeur "confortable", de débit de diffusion ont été élaborées et validées au travers des études expérimentales.

La recherche propose de faire la démonstration qu’il existe une certaine relation de cause à effet entre la prise en compte des paramètres du confort visuel dans la conception des établissements scolaires et la performance scolaire des utilisateurs. Dans ce sens, nous essaierons de montrer comment la façon dont l’éclairage naturel sera introduit dans une salle de classe sera un facteur déterminant du confort visuel. En termes de méthodologie, nous avons retenu une approche qualitative qui permet de répondre, de manière simple et efficace, aux objectifs de cette recherche. Dans un premier temps, nous établissons un état de l'art du concept de l’éclairage naturel et du confort visuel en milieu scolaire. Ensuite, nous proposons une méthode d'analyse et d'évaluation qui s’articule autour de deux phases : - l’une consiste à analyser la qualité environnementale des établissements scolaires en Libye. L'objectif de cette phase est d’arriver à une classification typologique des salles de classe existantes dans notre zone d’étude ;- l’autre consiste à incorporer des simulations par maquette, qui nous permettent la collection des informations maximales dans le temps le plus court, par une série de photos enregistrant les conditions de confort visuel. Cela nous permet de montrer de façon simplifiée l’impact des caractéristiques des salles de classe étudiées, notamment leurs orientations, qui peuvent avoir une influence directe ou indirecte, positive ou négative, sur le confort visuel et par extension sur la performance scolaire de ces utilisateurs.D'après les résultats obtenus, nous avons constaté que les établissements scolaires en Libye, tels qu’ils sont conçus et réalisés actuellement, ne répondent guère aux besoins de leurs utilisateurs et ont sur eux un impact considérablement négatif. Enfin, à la lumière de l'ensemble des constatations, nous discutons les conséquences de nos résultats obtenus pour la conception architecturale des futurs établissements scolaires en Libye, et nous proposons ensuite d’établir une liste des recommandations appropriées au contexte climatique de la zone d'étude pour la conception des salles de classe, afin de les mettre à la disposition des architectes et des autorités pour d’éventuelles utilisations et approfondissements, qui permettent non seulement de rénover des édifices existants mais aussi d’améliorer la conception des futures constructions. / The research deals with demonstrating that there is some cause-and-effect relationship between the inclusion of visual comfort parameters in the design of schools and academic performance of the users. We try to show how the way natural light is introduced into a classroom will be a determinant of visual comfort.In terms of methodology, we used a qualitative approach which allows identifying, quickly and easily, the context of this research. At first, we establish a state of the art of the concept of day lighting and visual comfort in schools. Then, we propose a method of analysis and evaluation based on two phases:- One is to analyze the environmental quality of schools in Libya. The objective of this phase is to arrive at a typology of existing classrooms in our study area;- The other is to incorporate model simulations, which allow us to obtain the maximum information in the shortest possible time, by a series of photographs recording the conditions of visual comfort. This allows us to understand, in a simple way, the impact of the studied classroom characteristics, including their orientations, which may have a direct or indirect influence, positive or negative, on visual comfort and by extension on the academic performance of the users.According to the results, we found that the Libyan schools, as they are currently designed and implemented, do little to address the needs of their users and have a considerable negative impact on them.Finally, in the light of all these findings, we discuss the implications of our results for the architectural design of future schools in Libya. We then propose to establish a list of recommendations appropriate to the climatic context of the study area for the design of classrooms in order to make them available to architects and authorities for possible uses and further investigations. This allows not only to renovate the existing buildings but also to improve the design of future buildings.

Le niveau d'exigence minimum pour tout système 3D (images stéréoscopiques) est de garantir le confort visuel des utilisateurs. Le confort visuel est un des trois axes perceptuels de la qualité d'expérience (QoE) 3D qui peut être directement lié aux paramètres techniques du système 3D. Par conséquent, le but de cette thèse est de caractériser objectivement l'impact de ces paramètres sur la perception humaine afin de contrôler la qualité stéréoscopique. La première partie de la thèse examine l'intérêt de prendre en compte l'attention visuelle des spectateurs dans la conception d'une mesure objective de qualité 3D. Premièrement, l'attention visuelle en 2D et 3D sont comparées en utilisant des stimuli simples. Les conclusions de cette première expérience sont validées en utilisant des scènes complexes avec des disparités croisées et décroisées. De plus, nous explorons l'impact de l'inconfort visuel causé par des disparités excessives sur l'attention visuelle. La seconde partie de la thèse est dédiée à la conception d'un modèle objectif de QoE pour des vidéos 3D, basé sur les seuils perceptuels humains et le niveau d'acceptabilité. De plus nous explorons la possibilité d'utiliser la modèle proposé comme une nouvelle échelle subjective. Pour la validation de ce modèle, des expériences subjectives sont conduites présentant aux sujets des images stéréoscopiques fixes et animées avec différents niveaux d'asymétrie. La performance est évaluée en comparant des prédictions objectives avec des notes subjectives pour différents niveaux d'asymétrie qui pourraient provoquer un inconfort visuel. / The minimum requirement for any 3D (stereoscopic images) system is to guarantee visual comfort of viewers. Visual comfort is one of the three primary perceptual attributes of 3D QoE, which can be linked directly with technical parameters of a 3D system. Therefore, the goal of this thesis is to characterize objectively the impact of these parameters on human perception for stereoscopic quality monitoring. The first part of the thesis investigates whether visual attention of the viewers should be considered when designing an objective 3D quality metrics. First, the visual attention in 2D and 3D is compared using simple test patterns. The conclusions of this first experiment are validated using complex stimuli with crossed and uncrossed disparities. In addition, we explore the impact of visual discomfort caused by excessive disparities on visual attention. The second part of the thesis is dedicated to the design of an objective model of 3D video QoE, which is based on human perceptual thresholds and acceptability level. Additionally we explore the possibility to use the proposed model as a new subjective scale. For the validation of proposed model, subjective experiments with fully controlled still and moving stereoscopic images with different types of view asymmetries are conducted. The performance is evaluated by comparing objective predictions with subjective scores for various levels of view discrepancies which might provoke visual discomfort.