Cotutelle avec l'Université de Poitiers, France / Lors du processus de création d’une image de synthèse photoréaliste, l’objectif principal recherché est de reproduire le transport de la lumière dans un environnement virtuel, en prenant en compte aussi précisément que possible les caractéristiques des objets de la scène 3D. Dans la perception de notre environnement, les détails très fins ont une grande importance sur l’apparence des objets, tels que des rayures sur un morceau de métal, des particules dans du vernis, ou encore les fibres d'un tissu. Il est primordial de pouvoir les reproduire à tout niveau d'échelle. Créer ces détails grâce à des informations géométriques, par exemple un maillage, mène à une trop forte complexité en termes de construction, de stockage, de manipulation et de temps de rendu. Il est donc nécessaire d’utiliser des modèles mathématiques qui permettent d’approcher au mieux les comportements lumineux induits par ces détails. Le travail de cette thèse s'inscrit dans cette problématique de gestion des détails fins par la théorie des microfacettes. En particulier, nous nous sommes intéressés à la notion de masquage-ombrage permettant de calculer la proportion de surface qui est à la fois visible de l’observateur et éclairée. Pour cela, nous étudions le modèle théorique proposé par Smith et par Ashikhmin et al. dans lequel la représentation mathématique est basée sur des contraintes liées à la position des facettes, leur orientation, leur aire et les corrélations entre ces caractéristiques. Nous avons éprouvé le modèle sur plus de 400 maillages 3D reconstruits à partir de surfaces réelles qui ne respectent pas nécessairement les contraintes imposées du modèle. Quelques maillages sont également générés à partir de distributions des orientations de microfacettes de Beckmann et GGX largement utilisées dans les moteurs de simulation académiques et industriels. Pour chacun des maillages, une fonction de masquage de référence est mesurée grâce à un algorithme de tracer de rayons. Nous pouvons ainsi comparer le masquage réel d'une microsurface prenant en compte la donnée dans son entièreté, à son masquage théorique calculé seulement par la distribution de ses micronormales. Cette étude met en évidence un lien entre l'erreur du masquage théorique et certaines caractéristiques de la microsurface, telles que sa rugosité, son anisotropie, ou le non respect des contraintes du modèle. Nous proposons une méthode pour développer un modèle prédictif de l'erreur calculable à partir de ces caractéristiques et sans avoir recours au lourd processus de tracer de rayons. L’analyse montre également le lien entre l'erreur au niveau du terme de masquage et sa répercussion dans le rendu final d'une image de synthèse. La possibilité de prédire l'erreur grâce à un processus rapide permet d'estimer la complexité de l'usage d'une microgéométrie dans un rendu photoréaliste. Nous complétons nos travaux en proposant un facteur correctif au masquage théorique pour les surfaces isotropes, là encore calculable directement à partir des caractéristiques du maillage. Nous montrons le gain de précision que cette correction apporte, tant au niveau du masquage lui-même qu'au niveau des rendus d'images de synthèse. La thèse est conclue avec une discussion présentant les limites actuelles de notre étude et ses perspectives futures. / During the creation process of a photorealistic image, the main goal is to reproduce light transport in a virtual environment by considering as accurately as possible the characteristics of the surfaces from the 3D scene. In the real world, very fine details may have a tremendous impact on the visual aspect. For instance, scratches over metal, particles within varnish, or fibers of a fabric, will visually alter surface appearance. It is therefore crucial to be able to simulate such effects at every level of detail. However, creating such microgeometry for a given 3D mesh is a complex task that results in very high memory requirements and computation time. Mathematical models must be used to approximate as precisely as possible light effects produced by these details. This thesis considers fine details from the microfacet theory, and in particular, the masking-shadowing factor that corresponds to the proportion of microsurfaces that are both visible and illuminated. We study the commonly used theoretical model of Smith and Ashikhmin et al. where the mathematical representation is derived from constraints about microfacets positions, orientations, areas, and correlations between those characteristics. The proposed model has been confronted to more than 400 3D meshes, built from real-world measured surfaces that do not necessarily fulfill the theory constraints. Some of them have also been generated from the widely used Beckmann and GGX distributions. For each mesh, the ground-truth masking effect is measured using ray tracing, and compared with the theoretical masking computed only from the distribution of micronormals. Our study highlights a connection between the theoretical masking's error and some microsurface's characteristics, such as roughness, anisotropy, or non-compliance with required constraints. We provide a method for deriving a predictive model for this error. The mesh characteristics are sufficient to compute this model without requiring heavy ray tracing computation. Our analysis shows how the masking error impacts the rendering process. We also derive a model capable of predicting rendering errors from surface characteristics. With the opportunity to predict the error with a fast computation from a 3D mesh, one can estimate the complexity to use a given microgeometry for a photorealistic rendering. Our study concludes with the formulation of a correction function added to the theoretical masking term for isotropic surfaces. This correction is computed directly from the 3D mesh characteristics without any ray tracing involved. We show gains in the accuracy of the model when corrected with our formula, both for the masking effect itself and its impact on the exactness of the renderings. This thesis is concluded with a discussion about the current limitations of our study and some future perspectives.

L’objectif de ce travail était d’examiner la spécificité fonctionnelle du traitement et des représentations des hauteurs musicales. À cette fin, ce traitement a été comparé à celui des phonèmes de la parole, d’une part, et aux associations spatiales évoquées par des séquences ordonnées, d’autre part. Nos quatre études avaient pour point commun d’adapter à un nouvel objet de recherche des méthodes bien établies en psychologie cognitive. Ainsi, nous avons exploité la tâche de classification accélérée (Etude 1) de Garner (1974), l’analyse des conjonctions illusoires en mémoire (Etude 2), l’additivité de la composante mismatch negativity (MMN) des potentiels évoqués (Etude 3) et l’observation d’associations spatiales de codes de réponse (Etude 4).<p>Les trois premières études, menées chez des participants non-musiciens, portaient sur la spécificité de traitement des hauteurs par rapport à celui des phonèmes au sein de stimuli chantés. Les deux premières études ont mis en évidence un effet surprenant de la nature des phonèmes sur leurs interactions avec le traitement des mélodies :les voyelles apparaissaient plus intégrées à la mélodie que les consonnes. Ceci était vrai à la fois lors du traitement en temps réel de non-mots chantés (Etude 1) et au niveau des traces en mémoire de ces mêmes non-mots (Etude 2, utilisant une tâche de reconnaissance à choix forcé permettant la mise en évidence de conjonctions illusoires). Cette dissociation entre voyelles et consonnes quant à leur intégration avec les traitements mélodiques ne semblait pas causée par des caractéristiques acoustico-phonétiques telles que la sonorité. Les résultats de la troisième étude indiquaient que les MMNs en réponse à des déviations de hauteur et de voyelle n’étaient pas additives et que leur distribution topographique ne différait pas selon le type de déviation. Ceci suggère que, même au niveau pré-attentionnel, le traitement des voyelles n’est pas indépendant de celui des hauteurs. <p>Dans la quatrième étude, nous avons comparé le traitement des hauteurs musicales à un autre domaine :la cognition spatiale. Nous avons ainsi montré que les non-musiciens comme les musiciens associent les notes graves à la partie inférieure et les notes aiguës à la partie supérieure de l’espace. Les deux groupes liaient aussi les notes graves au côté gauche et les notes aiguës au côté droit, mais ce lien n’était automatique que chez les musiciens. Enfin, des stimuli musicaux plus complexes (intervalles mélodiques) n’évoquaient ces associations spatiales que chez les musiciens et ce, uniquement sur le plan horizontal.<p>Ces recherches contribuent de plusieurs manières à la compréhension de la cognition musicale. Premièrement, nous avons montré que les consonnes et les voyelles diffèrent dans leurs interactions avec la musique, une idée à mettre en perspective avec les rôles différents de ces phonèmes dans l’évolution du langage. Ensuite, les travaux sur les représentations spatiales des hauteurs musicales ouvrent la voie à un courant de recherche qui aidera à dévoiler les liens potentiels entre habiletés musicales et spatiales.<p>/<p>The purpose of this work was to examine the functional specificity of musical pitch processing and representation. To this aim, we compared musical pitch processing to (1) the phonological processing of speech and (2) the spatial associations evoked by ordered sequences. The four studies described here all use classical methods of cognitive psychology, which have been adapted to our research question. We have employed Garner’s (1974) speeded classification task (Study 1), the analysis of illusory conjunctions in memory (Study 2), the additivity of the mismatch negativity (MMN) component of event-related potentials (Study 3), as well as the observation of spatial associations of response codes (Study 4).<p>The three first studies examined, in non-musician participants, the specificity of pitch processing compared to phoneme processing in songs. Studies 1 and 2 revealed a surprising effect of phoneme category on their interactions with melodic processing: vowels were more integrated with melody than were consonants. This was true for both on-line processing of sung nonwords (Study 1) and for the memory traces of these nonwords (Study 2, using a forced-choice recognition task allowing the occurrence of illusory conjunctions). The difference between vowels and consonants was not due to acoustic-phonetic properties such as phoneme sonority. The results of the third study showed that the MMN in response to pitch and to vowel deviations was not additive and that its brain topography did not differ as a function of the kind of deviation. This suggests that vowel processing is not independent from pitch processing, even at the pre-attentive level.<p>In the fourth study, we compared pitch processing to another domain: spatial cognition. We showed that both musicians and non-musicians map pitch onto space, in that they associate low-pitched tones to the lower spatial field and high-pitched tones to the higher spatial field. Both groups of participants also associated low pitched-tones with the left and high-pitched tones with the right, but this association was automatic only in musicians. Finally, more complex musical stimuli such as melodic intervals evoked these spatial associations in the horizontal plane only in musicians.<p>This work contributes to the understanding of music cognition in several ways. First, we have shown that consonants and vowels differ in their interactions with music, an idea related to the contrasting roles of these phonemes in language evolution. Second, the work on the spatial representation of pitch opens the path to research that will help uncover the potential links between musical and spatial abilities.<p> / Doctorat en sciences psychologiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les régions d’interface du Soleil de la photosphère à la chromosphère et au delà de la basse couronne ont été étudiées à partir des spectres éclairs. Les éclipses sont les plus adaptées à ce type d’observation, car l’occultation a lieu en dehors de l’atmosphère terrestre et sont exemptes de lumière parasite. Les images Extrême-UV des régions du limbe obtenues récemment dans l’espace sont analysés avec des modèles hydrostatiques à une dimension, comme les modèles VAL, mais cette méthode ne tient pas compte du phénomène d’émergence du champ magnétique, associé au réseau chromosphérique qui est responsable de: i) les spicules et le milieu interspiculaire, ii) les jets coronaux et macrospicules. Un saut de température de 0.01 à 1 MK est observé autour de 2 Mm d’altitude plus loin, et produit plus loin le flot du vent solaire permanent. Le processus de chauffage responsable du saut de température et la source du vent solaire ne sont pas encore compris. Dans cette thèse, nous traitons ces problèmes à partir de spectres éclairs récents réalisés avec les technologies actuelles de détecteurs CCD rapides, images d’éclipse en lumière blanche et des images EUV obtenues avec des instruments de missions spatiales. Nous illustrons les mécanismes des émissions des raies à faible potentiel de première ionisation (FIP) présents dans les basses couches de l’atmosphère solaire. Nous identifions plus précisément les raies à bas FIP à la fois dans les interfaces, à l’intérieur et en dehors des protubérances. Nous caractérisons en détail les enveloppes d’hélium et la région de l’interface solaire. Nous discutons de l'enrichissement de la couronne en éléments low FIP. / The solar interface region from the photosphere to the chromosphere and to the lower corona has been studied using flash spectra obtained during solar total eclipses. Eclipses are very favourable for this type of observation as the occultation takes place outside the Earth atmosphere and are free of parasitic scattered light. Independently, EUV filtergrams of the limb region obtained in space were analyzed using one dimensional hydrostatic models like the VAL models but this method ignores the ubiquitous magnetic field emergence phenomenon associated with the chromospheric network and responsible for: i) spicules and interspicular regions, ii) coronal jets and macrospicules. The components of the solar interface region are dynamical and different type of waves and magnetic reconnections are suggested to be at work. A jump of temperature from 0.01 to 1 MK is observed near the 2 Mm heights and higher, further producing a permanent solar wind flow. The heating processes responsible for this temperature jump and for the flow are not yet fully understood. In this thesis, we reconsider these problems on the basis of original, superior flash spectra which benefit from present technology such as CCD detectors, white light (W-L) eclipse images and new EUV images obtained with space-borne instruments. We illustrate the mechanisms of low First Ionisation Potential (FIP) emission lines present in the low layers of the solar atmosphere and interfaces. We identify more precisely low FIP lines both inside and nearby prominences. We characterize in detail the He shells and the solar interface region. We discuss the enrichment of low FIP elements in the corona.