L'expansion des systèmes photovoltaïques (PV) a mis en évidence la présence de pertes par couplage des modules, ou pertes par mismatch, privant les producteurs d'énergie électrique supplémentaire. Cette thèse vise à mieux comprendre les causes et mécanismes des pertes par mismatch dans le cas des installations connectées au réseau électrique. Deux solutions pour réduire ces pertes sont proposées, étudiées et comparées. La modélisation des champs PV soumis à l'ombrage pour la prévision de production électrique sera abordée et le modèle validé expérimentalement. Une première solution consistant à modifier le schéma de câblage du champ sera présentée. Ensuite, des architectures alternatives de systèmes raccordées au réseau visant à limiter le mismatch des modules grâce à l'implantation d'électronique de puissance seront évaluées. Pour conclure ce travail, une comparaison globale des solutions sera menée en s'appuyant sur des systèmes de tailles résidentielle et commerciale.

L'introduction d'une mousse liquide entre les deux films de polyethylene d'une serre est une technologie innovatrice pour l'augmentation de l'isolation en hiver et l'amélioration du microclimat en été. L'objectif principal de ce projet de doctorat était d'étudier les performances de cette technologie sur le climat de la serre, la physiologie d'une culture de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) et de poivron (Capsicum annuum L.) et l'économie d'énergie. Lorsque la mousse a été déployée durant la nuit pour des fins d'isolation et que les lampes étaient en fonction pour assurer un éclairage photosynthétique, la lumière a été en partie réfléchie à l'intérieur de la serre par la mousse isolante. Une augmentation de 5% dans le PAR et de 18% dans le NIR a été mesurée. De plus, durant des journées chaudes et ensoleillées d'été, une réduction de la température de l'air de 2 à 6 °C a été obtenue (sous 40% à 65% d'ombrage). La mousse ombrageante a permis aussi d'augmenter l'humidité relative de la serre durant la journée (10% à 15%). De plus, l'ombrage a réduit le niveau du stress physiologique. Une diminution du rapport Fv/Fm ainsi qu'une augmentation du ratio centres réactionnels/flux de photons absorbés par les antennes de la chlorophylle (RC/ABS) et de l'indice de performance (PI) ont été mesurées en ombrageant les cultures. Toutefois, la culture de la tomate était plus sensible à la hausse de température et de radiation que la culture de poivron. Ceci se traduit par sa faible conductance stomatique. Les résultats ont montré aussi une réduction de la consommation énergétique de la serre durant la nuit allant de 33% à 64%. Les moins bonnes performances ont été notées lors des conditions de froid extrême.

Les artistes traditionnels peignent directement sur une toile et créent des apparences plausibles de scènes qui ressemblent au monde réel. A l’opposé, les artistes en informatique graphique définissent des objets dans une scène virtuelle (maillages 3D, matériaux et sources de lumière), et utilisent des algorithmes complexes (rendu) pour reproduire leur apparence. D’un côté, les techniques de peinture permettent de librement définir l’apparence. D’un autre côté, les techniques de rendu permettent de modifier séparément et dynamiquement les différents éléments qui définissent l’apparence. Dans cette thèse, nous présentons une approche intermédiaire pour manipuler l’apparence, qui permettent certaines manipulations en 3D en travaillant dans l’espace 2D. Mous étudions d’abord l’impact sur l’ombrage des matériaux, tenant en compte des matériaux comme des filtres passe-bande d’éclairage. Nous présentons ensuite un petit ensemble de relations statistiques locales entre les matériaux / l’éclairage et l’ombrage. Ces relations sont utilisées pour imiter les modifications sur le matériaux ou l’éclairage d’une image d’une sphère créée par un artiste. Les techniques connues sons le nom de LitSpheres / MatCaps utilisent ce genre d’images pour transférer leur apparence `a des objets de forme quelconque. Notre technique prouve la possibilité d’imiter les modifications 3D de la lumière et de matériaux à partir d’une image en 2D. Nous présentons une technique différente pour modifier le troisième élément impliqué dans l’aspect visuel d’un objet, sa géométrie. Dans ce cas, on utilise des rendus comme images d’entrée avec des images auxiliaires qui contiennent des informations 3D de la scène. Nous récupérons un ombrage indépendant de la géométrie pour chaque surface, ce qui nous demande de supposer qu’il n’y a pas de variations spatiales d’éclairage pour chaque surface. L’ombrage récupéré peut être utilisé pour modifier arbitrairement la forme locale de l’objet de manière interactive sans la nécessité de rendre `a nouveau la scène. / Traditional artists paint directly on a canvas and create plausible appearances of real-world scenes. In contrast, Computer Graphics artists define objects on a virtual scene (3D meshes, materials and light sources), and use complex algorithms (rendering) to reproduce their appearance. On the one hand, painting techniques permit to freely define appearance. On the other hand, rendering techniques permit to modify separately and dynamically the different elements that compose the scene. In this thesis we present a middle-ground approach to manipulate appearance. We offer 3D-like manipulation abilities while working on the 2D space. We first study the impact on shading of materials as band-pass filters of lighting. We present a small set of local statistical relationships between material/lighting and shading. These relationships are used to mimic modifications on material or lighting from an artist-created image of a sphere. Techniques known as LitSpheres/MatCaps use these kinds of images to transfer their appearance to arbitrary-shaped objects. Our technique proves the possibility to mimic 3D-like modifications of light and material from an input artwork in 2D. We present a different technique to modify the third element involved on the visual appearance of an object: its geometry. In this case we use as input rendered images alongside with 3D information of the scene output in so-called auxiliary buffers. We are able to recover geometry-independent shading for each object surface, assuming no spatial variations for each recovered surface. The recovered shading can be used to modify arbitrarily the local shape of the object interactively without the need to re-render the scene.

Faut-il verbaliser pour mémoriser et apprendre ? D’après la littérature examinant l’influence des verbalisations sur l’apprentissage et la mémoire, la réponse à cette question dépend du type de matériel utilisé (matériel conceptuel versus matériel perceptif) et du niveau d’expertise des apprenants. Dans l’Étude 1, nous avons examiné l’incidence de descriptions verbales sur la reconnaissance visuelle de séquences de mouvements d’escrime, avec des participants de trois niveaux d’expertise (novices, intermédiaires et experts). Dans l’Étude 2, nous avons étudié l’influence de différents contenus de descriptions verbales sur la reconnaissance de séquences de mouvements d’escrime, en fonction de l’expertise. L’objectif de l’Étude 3 était d’examiner l’effet sur la mémoire d’une trace autre que verbale : une trace motrice. Les résultats de l’Étude 1 montrent que verbaliser améliore la reconnaissance des novices, altère celle des intermédiaires et n’a aucun effet sur la reconnaissance des experts. Les résultats de l’Étude 2 montrent que le contenu des descriptions verbales a une incidence sur la mémoire, en fonction du niveau d’expertise des participants. Les résultats de l’étude 3 montrent que reproduire le mouvement d’escrime, sans feedback, nuit à la reconnaissance visuelle des participants novices. Ces résultats élargissent le phénomène d’ombrage verbal à un matériel nettement plus conceptuel que celui qui est classiquement utilisé dans ce domaine de recherche. Ils apportent un étayage solide à la proposition théorique de l’interférence résultant d’un recodage verbal (Schooler, 1990). Ils montrent également qu’une trace motrice additionnelle peut nuire à la reconnaissance visuelle de séquences de mouvements / Is it necessary to verbalize in order to memorize and learn a material? According to the literature examining the influence of verbalizations on learning and memory, the answer to this question depends on the type of material used (conceptual material versus perceptive material) and on the learners’ level of expertise. In Study 1, we examined the influence of verbal descriptions on the visual recognition of sequences of fencing movements, with participants of the three levels of expertise (novices, intermediates, experts). In Study 2, we studied the influence of different content of verbal descriptions on the recognition of sequences of fencing movements, according to the level of expertise. The goal of Study 3 was to examine the effect on memory of a trace distinct from a verbal trace: a motor trace. The findings of Study 1 show that verbalizing improves novices’ recognition, impairs intermediates’ recognition and has no effect on experts’ recognition. The results of Study 2 show that the content of verbal descriptions has an effect on memory, according to the participants’ level of expertise. The findings of Study 3 show that duplicating the fencing movement, with no feedback, strongly impedes beginners’ visual recognition. These findings broaden the verbal overshadowing phenomena to a material distinctly more conceptual than the one classically used in this field of research. They bring strong support to the theoretical hypothesis of interference resulting from a verbal recoding (Schooler, 1990). They also show that an additional motor trace can harm visual recognition of movement sequences

L'expérience réalisée durant l'été 2007 à Blainville à l'entreprise serricole Les Jardiniers du Chef a mis en évidence les impacts de la technologie ombrageante développée par Sunarc du Canada Inc. sur le rendement de trois espèces horticoles (roquette, betterave et chicorée). Cette étude a permis de comparer la technologie Sunarc avec deux autres technologies ombrageantes, soit les écrans thermiques et les bandes ombrières fixes. Les écrans et la technologie Sunarc ont donné de bons rendements chez les trois espèces, entre autre grâce à l'application de l'ombrage sur demande. La technologie Sunarc a transmis davantage dans le rayonnement photosynthétique actif (PAR). En revanche, les écrans tendaient à accumuler beaucoup de poussière ce qui a diminué significativement la transmittance. Pour leur part, les bandes ombrageantes ont diminué significativement le rayonnement global par temps nuageux et en matinée. Par conséquent, les trois espèces ont donné moins de rendement sous ce traitement.

L’opération de cellules solaires sous un flux de lumière concentrée permet d’accroître leur efficacité. Les densités élevées de courant généré limitent toutefois ce gain et font chuter l’efficacité par effet Joule. L’aire métallisée des contacts en face avant des cellules solaires doit alors être augmentée avec le facteur de concentration. Cela provoque des pertes par ombrage qui deviennent très importantes dans le cas des contacts conventionnels en grille. Dans ce mémoire, une nouvelle architecture de contact se basant sur la technologie des vias traversants est étudiée et comparée aux contacts conventionnels. Celle-ci pourrait permettre une réduction simultanée des pertes par effet Joule et par ombrage pour un faible coût. Un modèle de simulations combinant l’évaluation de résistance série par éléments finis 3D et le calcul des performances avec un circuit équivalent 1D a été développé. Cela a permis d’optimiser des cellules solaires InGaP/(In)GaAs/Ge avec les différentes géométries de contacts sous lumière hautement concentrée. Un gain d’efficacité allant jusqu’à 3%abs et une augmentation de la densité de puissance générée de l’ordre de 20% ont ainsi été obtenus avec les cellules à vias traversants. Un modèle de circuit distribué 3D a également été développé pour simuler l’illumination non-uniforme des cellules solaires. Il a alors été montré que la dégradation des performances associée à ce phénomène est égale ou inférieure dans les cellules à vias traversants par rapport aux cellules conventionnelles. Enfin, des simulations par éléments finis ont été réalisées pour estimer l’impact de la qualité des parois des vias sur les recombinaisons non-radiatives. Il a alors pu être déterminé que ce mécanisme de pertes ne devrait pas constituer un frein au développement de la technologie des vias traversants.

Dans le contexte global de recherches d'améliorations des performances d'un système photovoltaïque (PV), il nous a paru nécessaire de commencer cette thèse par une synthèse sur la compréhension des phénomènes physiques impliqués dans l'effet photovoltaïque. En effet, en comprenant mieux leurs interactions par une démarche systématique de recherche sur le comportement des générateurs PV et les origines des effets limitant la production d'énergie PV. Il est possible de mieux situer la problématique de ces travaux de recherche. Tout au long de ces trois années passées, nous nous sommes attachés à rechercher les causes des défaillances des systèmes PV pour proposer des solutions techniques de conversion et rendre les systèmes dans leurs globalités plus fiables et surtout plus efficaces que les produits existants. Ainsi dans la littérature, nous avons pu constater que plusieurs études se focalisent encore de nos jours sur la recherche de modèles plus ou moins précis du comportement de cellules PV puis de modules et de générateurs PV complets soumis à des environnements changeant comme c'est le cas en condition réelle d'ensoleillement. Par ces modèles, à travers diverses simulations reproduisant les conditions d'ensoleillement et d'utilisation des générateurs PV, il est ainsi possible de dissocier les phénomènes et par exemple de différencier les pertes de productible liées à l'environnement des pertes liées à une désadaptation électrique. Ainsi, en quantifiant le potentiel d'amélioration et en comprenant mieux les interactions, la recherche de solutions sur l'amélioration de performances des systèmes peut être ciblée et couvrir un large spectre de fonctionnement.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Cette thèse, située dans le cadre de la synthèse d'images de paysages, est consacrée à des représentations d'arbres adaptées soit au rendu de haute-qualité, soit au rendu temps réel. Les techniques de modélisation d'arbres donnent à ce jour de bons résultats en termes de diversité d'espèces et de formes représentables. Cependant, leur représentation géométrique nécessite une multitude de polygones représentant des détails fins, source d'un coût de calcul important et de gros problèmes d'aliassage lors du rendu de l'image. Pourtant, la construction de niveaux de détails par simplification de maillage ne peut s'appliquer à un arbre sans en modifier l'opacité et l'illumination globale, à cause du caractère disparate et non continu du feuillage. En suivant l'idée de représenter un ensemble de primitives (feuilles ou branches) par paquet intégrant les aspects géométriques et photométriques, nous avons conçu deux nouvelles représentations. La première, destinée au rendu haute-qualité, est basée sur le calcul analytique du modèle d'illumination global d'une géométrie représentant un rameau d'aiguilles de conifère. En nous servant des connaissances a priori concernant la distribution géométrique des aiguilles, nous avons mis au point une hiérarchie de trois shaders capables de représenter à une échelle donnée les effets cumulés des niveaux plus fins, sans avoir à les échantillonner, et en tenant compte de l'auto-ombrage et de la visibilité. Le caractère analytique de ces shaders permet à la fois d'accélérer considérablement les temps de calcul et d'obtenir des images de qualité, en particulier avec très peu d'aliassage. La deuxième, destinée au rendu temps réel, se compose d'une hiérarchie d'images correspondant à l'échantillonnage des directions de vue et de lumière, que nous affichons à l'aide de billboards en interpolant les images. Nous y associons une structure de visibilité pré-calculée, basée sur des cubes de visibilité, pour traiter l'auto-ombrage et l'ombrage en temps interactif. Notre implémentation permet l'affichage interactif d'une forêt de 1000 arbres avec illumination, auto-ombrage, ombrage, et avec possibilité de déplacer interactivement la source de lumière

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal