Notre société entretient une relation complexe avec la nuit, espace-temps souvent hors des cadences diurnes qui favorise la réflexion, l’imaginaire, la création, l’écoute et le rapprochement de l’autre, tout en révélant la ségrégation, la peur, et donc la restriction. Par cette recherche, nous mettons en regard de l’éclairage urbain – véritable projet lumière porteur d’une symbolique forte – les coûts socioculturels, écologiques et sanitaires engendrés par la lumière artificielle. L’éclairage urbain génère un entrelacs géographique d’empreintes lumineuses d’échelles différenciées, que nous approchons par différentes modélisations, sans pour autant nous en interdire l’analyse sensible. Nous explicitons, à différentes échelles, les jeux d’acteurs institutionnels et les contraintes entourant la gouvernance de l’éclairage public en France, et soulignons la multiplication des possibilités offertes pour sa gestion locale. Une caractérisation des différents impacts de la lumière artificielle nocturne à l’aide d’outils conceptuels de l’économie de l’environnement permet de définir comme réelles pollutions les dégradations écologiques et sanitaires, et comme nuisance la diminution – voire la perte – de l’accessibilité au ciel étoilé. Nous montrons comment le bien environnemental « ciel étoilé » a été saisi par les astronomes pour porter un projet positif intégrant désormais l’environnement nocturne dans son ensemble : « Sauver la nuit ». Des oppositions à ce projet ont jalonné son histoire, mais les nécessaires économies d’énergie et les contraintes budgets des collectivités territoriales amènent désormais les acteurs locaux à reconsidérer avec plus d’intérêt les différentes propositions faites par les associations de « protection du ciel et de l’environnement nocturnes ». Mais la difficile efficience des mécanismes de marchandage coasiens nous amène à soutenir que la protection de ces biens publics purs,non appropriables et non marchandables, doit être prise en charge par la puissance publique. / Our society maintains a complex relation with night, space-time often outside the diurnal cadences which facilitates the reflection, the imagination, the creation, the listening and the link with the other one, while revealing the segregation, the fear, and thus the restriction. By this research, we put compared to the urban lighting – real light project carrier of a strong symbolism – the socio-cultural, ecological and sanitary costs engendered by the artificial light. The urban lighting generates a geographical interlacing of bright imprints of differentiated scales, which we approach by various modellings, without forbidding us the sensitive analysis. We clarify, at various scales, the games of institutional actors and the constraints surrounding the governance of the street lighting in France, and we underline the reproduction of the possibilities offered for its local management. A characterization of the various impacts of the nocturnal artificial light by means of abstract tools of the economy of the environment allows to define as real pollutions the ecological and sanitary damages, and as nuisance the decrease – even the loss – of the accessibility to the starry sky. We show how the environmental good "starry sky" was seized by the astronomers to carry a positive project integrating henceforth the nocturnal environment in general: "Save the night". Oppositions to this project marked out its history, but the necessary energy savings and the budgets of territorial communities bring henceforth the local actors to reconsider with more interest the various propositions made by the associations of "protection of the nocturnal sky and environment". But the difficult efficiency of the mechanisms of coasian bargaining brings us to defend that the protection of these pure public goods, not unbargainable, must be taken care by the public authorities.

Notre société entretient une relation complexe avec la nuit, espace-temps souvent hors des cadences diurnes qui favorise la réflexion, l'imaginaire, la création, l'écoute et le rapprochement de l'autre, tout en révélant la ségrégation, la peur, et donc la restriction. Par cette recherche, nous mettons en regard de l'éclairage urbain - véritable projet lumière porteur d'une symbolique forte - les coûts socioculturels, écologiques et sanitaires engendrés par la lumière artificielle. L'éclairage urbain génère un entrelacs géographique d'empreintes lumineuses d'échelles différenciées, que nous approchons par différentes modélisations, sans pour autant nous en interdire l'analyse sensible. Nous explicitons, à différentes échelles, les jeux d'acteurs institutionnels et les contraintes entourant la gouvernance de l'éclairage public en France, et soulignons la multiplication des possibilités offertes pour sa gestion locale. Une caractérisation des différents impacts de la lumière artificielle nocturne à l'aide d'outils conceptuels de l'économie de l'environnement permet de définir comme réelles pollutions les dégradations écologiques et sanitaires, et comme nuisance la diminution - voire la perte - de l'accessibilité au ciel étoilé. Nous montrons comment le bien environnemental " ciel étoilé " a été saisi par les astronomes pour porter un projet positif intégrant désormais l'environnement nocturne dans son ensemble : " Sauver la nuit ". Des oppositions à ce projet ont jalonné son histoire, mais les nécessaires économies d'énergie et les contraintes budgets des collectivités territoriales amènent désormais les acteurs locaux à reconsidérer avec plus d'intérêt les différentes propositions faites par les associations de " protection du ciel et de l'environnement nocturnes ". Mais la difficile efficience des mécanismes de marchandage coasiens nous amène à soutenir que la protection de ces biens publics purs,non appropriables et non marchandables, doit être prise en charge par la puissance publique.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce travail analyse les difficultés soulevées par l'étude des interférences lumineuses. Centré sur les interférences à deux ondes et sur les conditions de leur obtention, il concerne trois dispositifs interférentiels (trous d'Young, miroirs de Fresnel, lames minces) et deux types d'éclairage (totalement ou partiellement cohérent). Une analyse de la physique des interférences, de son histoire, de sa présentation dans les manuels scolaires, et des recherches sur les conceptions dans le domaine des ondes, a été réalisée. Une quinzaine de questionnaires écrits a été élaborée et 758 étudiants français et tunisiens ont été interrogés après enseignement. Plusieurs tendances de raisonnement liées les unes aux autres sont dégagées. Deux se rencontrent de manière transversale à différents domaines de la physique : les étudiants privilégient des aspects perceptifs et diminuent le nombre de grandeurs physiques à prendre en compte. Une autre concerne les difficultés d'interprétation des schémas à rayons parallèles en optique. Une autre rejoint celle dégagée pour la diffraction : les étudiants n'utilisent pas le principe de superposition des amplitudes, une onde modulée en amplitude semble être créée au niveau du dispositif interférentiel et se propager en s'élargissant. Les dernières sont spécifiques aux interférences : pour les obtenir, deux sources ponctuelles suffisent ou deux ondes en phase sont nécessaires. Ce travail débouche sur quelques suggestions pédagogiques : se ramener à la situation à deux sources, préciser les conditions d'obtention des interférences lors de leur introduction, utiliser des schémas avec des rayons et des surfaces d'onde pour la formation des images.

La synthèse d'images est un outil utilisé dans de nombreuses industries, comme celle de l'art, des jeux vidéos, du cinéma ou de l'ingénierie. Tout particulièrement, les simulations lumineuses de qualité au réalisme avancé sont un outil de prototypage puissant et l'étude d'un modèle virtuel permet de prendre des décisions pertinentes dans le processus de conception d'un produit. Cependant, la simulation est un processus coûteux pouvant nécessiter de nombreuses heures de calcul en fonction de la complexité des scènes. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la complexité liée à la présence de matériaux spéculaires – les miroirs et les surfaces transparentes. Dans un contexte d'intégration numérique de Monte-Carlo, ces matériaux sont source de variance et ainsi augmentent les temps de calcul nécessaires à obtenir une image de qualité impliquant des phénomènes complexes comme les caustiques liées à la focalisation de la lumière, et les reflets. Après avoir mis en évidence les problématiques et contraintes caractéristiques des matériaux spéculaires, nous proposons un relâchement de ces contraintes au prix de l'introduction de biais – d'erreur – dans le calcul final. Nous proposons une heuristique permettant de pondérer une simulation non biaisée, mais peu effi- cace, et une simulation biaisée et plus efficace afin d'obtenir le meilleur compromis possible. Nos travaux étudient l'introduction de biais par régularisation, proposent des algorithmes efficaces de pondération et une méthode de visualisation interactive sur GPU. Pour finir, nos travaux ont permis l'amélioration du logiciel LuxRender, profitant ainsi à une grande communauté d'industriels et d'artistes / Image synthesis using computers is a tool used in many industries, from art, video games, cinema to engineering. Especially, efficient light simulations with advanced realism are an efficient tool for prototyping when the study of a virtual mock-up leads to more efficient industrial choices during the conception process. However, image rendering is a costly process which usually needs many hours of computation depending on the complexity of the involved scenes. In this thesis, we focus on the complexity inherited from the usage of specular materials, such as mirrors and transparent surfaces. In a Monte Carlo process, these materials are an important source of variance, or noise, and increase the rendering time needed to obtain an image representing complex phenomena such as caustics and reflexions. We first show the constraints involved by specular materials and propose to relax them, using regularization. We introduce a weighting heuristic allowing efficient trade-off between the biased regularization and the rendering efficiency. We study the evolution of the bias introduced by regularization, we propose efficient global illuminations algorithms and GPU implementations. Finally, our work was used inside LuxRender, a community developed rendering engine. This allows our work to be spread among and used by a large community of industrials and artists

L'aéronomie est un sujet de recherche interdisciplinaire dont le but est la compréhension des relations entre les atmosphères de la Terre ou des autres planètes et les précipitations de particules depuis l'espace.<br />Dans une première partie, j'ai modifié les codes de type Trans* pour étudier les ions doublement chargés dans la haute atmosphère de Vénus. Dans cette optique, j'ai utilisé les plus grandes énergies des études standard des hautes atmosphères. Ce travail a permis d'améliorer la connaissance des émissions ionosphériques et thermosphériques de Vénus (et de Mars), et pose le problème des mécanismes de création de la raie verte de l'oxygène dans les atmosphères riches en CO2.<br />Dans une seconde partie, j'ai étudié les précipitations d'électrons le long des lignes de champ magnétiques drapées dans l'atmosphère de Titan, donnant ainsi une nouvelle approche à l'étude de la précipitation de particules dans sa mésosphère.<br />Dans une dernière partie, j'ai utilisé le code Planetocosmic pour calculer l'impact des rayons cosmiques dans l'atmosphère de Titan. De plus, une partie sur la précipitation de protons a été ajoutée, de manière à calculer l'ionisation totale dans l'atmosphère (depuis l'ionisation par les électrons et les photons dans la haute atmosphère, à celle induite par les rayons cosmiques dans la basse atmosphère). Ces productions sont utilisées comme entrées pour des modèles dont le but de comprendre l'ensemble des processus physico-chimiques dans l'atmosphère de Titan.<br />Le travail effectué au cours de cette thèse a permis quelques comparaisons avec les missions Mars Express, Vénus Express et Cassini-Huygens.

Cette thèse présente les résultats de travaux de recherches menés sur les décharges luminescentes pulsées de néon xénon destinées à être utilisées en remplacement des décharges gaz rares-mercure pour les applications d'enseignes lumineuses publicitaires ou architecturales. Les enseignes lumineuses sont formées par des tubes fluorescents à cathodes froides fonctionnant à haute tension. Ceci les distingue notamment des tubes fluorescents pour l'éclairage général qui fonctionnent avec le même type de mélange mais à basse tension avec des cathodes chaudes préchauffées. Ces recherches ont bénéficié d'un partenariat GREMI-ADEME-Région Centre- Aupem Sefli, et sont motivées par la volonté de proposer une technologie sans mercure, qui est un élément toxique pour l'environnement et qui nécessite la mise en place de filières de récupération et de valorisation lourdes. On s'est attaché à vérifier et préciser certains mécanismes fondamentaux de la décharge. Ces travaux ont aussi permis de dégager des conditions permettant d'optimiser les caractéristiques des enseignes néon-xénon en terme de flux lumineux, d'efficacité énergétique, et de durée de vie. A l'issue de cette thèse, la durée de vie et l'efficacité des tubes fluorescents à cathodes froides basés sur une décharge pulsée de néon xénon les placent entre les lampes à incandescence et les tubes fluorescents au mercure. Des pistes existent pour poursuivre l'amélioration de l'efficacité lumineuse.

Au cours des 50 dernières années, la Palestine, a été le lieu d’une transformation importante tant du point de vue politique qu’économique, social, urbain, etc. Tout au long de cette transformation, le concept architectural des habitats traditionnels à cour (introvertis) a été abandonné en faveur de nouveaux concepts résidentiels (extravertis). Ces derniers sont quasiment identiques sur l’ensemble de la Palestine malgré ses différentes zones climatiques. Contrairement au concept traditionnel, les concepts contemporains n’ont malheureusement pas respecté les valeurs environnementales, énergétiques, fonctionnelles et socioculturelles tant sur le plan du coût que de la taille, de l’emplacement et de l’esthétique. En outre, les architectes se sont plutôt intéressés à l’environnement intérieur qu’à celui extérieur dans l’habitat contemporain. Pour toutes ces raisons, ce nouveau type d’habitat extraverti est en train d’être remis en cause ce qui justifie notre étude. Pour notre recherche doctorale, nous nous penchons sur le rôle que peut jouer par rapport à cette problématique l’espace extérieur (privé) et ses caractéristiques spatiales, environnementales et humaines. En quoi l’existence de la cour est-elle une stratégie efficace pour un habitat durable en Palestine ? Pour répondre à telles questions, nous avons dans une première phase commencé ce travail en présentant un état de l’art des différents repères et facteurs intervenants dans la conception de l’habitat, la transformation qu’a subie cette conception au cours du temps et la qualité des ambiances (hygrothermiques et lumineuses) dans ces espaces. Une attention particulière est apportée à la cour, forme traditionnelle de l’espace extérieur dans l’architecture vernaculaire ainsi qu’à ses fonctions. Pour l’habitat contemporain cet espace prend majoritairement la forme d’un balcon ou d’une loggia. Dans une deuxième phase, nous abordons l’interrelation entre l’espace extérieur et la question de la qualité des ambiances dans l’habitat palestinien (traditionnel et contemporain) à travers deux approches : qualitative et quantitative. Dans la première, nous effectuons une étude analytique et bioclimatique de l’habitat traditionnel dans deux villes climatiquement différentes. Nous investiguons ensuite les caractéristiques et la dimension socio-environnementale de l’habitat contemporain par le biais d’une enquête. Pour la seconde approche, nous réalisons des campagnes de mesures in-situ dans des exemples de différente typologie d’habitat en vue de valider les résultats obtenus par la première approche. Enfin, en termes de conclusion, nous proposons un ensemble de recommandations et principes conceptuels susceptibles d’améliorer la qualité des ambiances dans le futur habitat palestinien. / Palestine has been witnessing enormous political, economical, social, cultural, urban…. transformation over the past 50 years resulted in changing the architectural residential designs from introverted into extraverted schemes. The latter are almost identical to all Palestine despite different climatic zones. Unlike traditional designs, contemporary architecture have, unfortunately, focused on issues such as cost, size, form and aesthetics rather than environmental, energetic, functional and socio-cultural values. Moreover, in contemporary housing, architects are more interested in interior environment than exterior. For all of these reasons, this new type of habitat extrovert is being questioned that justifying our study. This research focuses on the role of private outdoor space (traditional and modern) regarding spatial, environmental and human characteristics, How a courtyard is vital for sustainable housing in Palestine?To answer such questions, a state of the art of different benchmarks and factors involved in the housing design was presented in the first phase, the transformation it has been witnessing over time the hygrothermal quality and luminous environments. Particular attention was paid to the courtyard, a traditional form of outdoor space in the vernacular architecture and its functions. For contemporary dwelling this space takes mostly the form of a balcony or a loggia.In the second phase, the interrelationship between outdoor space and environmental quality of the Palestinian residences (traditional and contemporary) was discussed following two approaches: qualitative and quantitative. In the first one, an analytical and bioclimatic study of traditional dwellings in two cities (Jericho and Nablus) of two different climatic zones of Palestine was carried out. Then, the characteristics and the socio-environmental dimension in the contemporary housing design were investigated by conducting a questionnaire survey. For the second approach, in-situ measurements were carried out in a number of different habitat types to validate the outcomes of the first approach. Finally, in terms of conclusion, a set of design principles and recommendations were suggested that may improve the environmental quality in any future Palestinian residences.

Le rééclairage d'objets réels à partir d'images est un problème difficile à traiter car il implique l'estimation d'un nombre important de paramètres. Néanmoins le rééclairage de tels objets est indispensable pour une intégration de manière réaliste dans un environnement comportant des conditions d'illumination différentes de celles présentes lors de l'acquisition. Le travail proposé dans ce mémoire décrit une méthodologie de reconstruction automatique de toute la chaîne d'analyse : il couvre tous les aspects allant de la reconstruction géométrique à l'estimation de la réflectance de la surface en passant par la détection de sources lumineuses. Les seules données nécessaires à l'application de cette méthode sont de multiples points de vue de l'objet acquis sous des conditions d'illumination fixes et les paramètres de la caméra. Aucun objet additionnel n'est présent sur les images et la surface de l'objet basé-image peut être diffuse, spéculaire et/ou texturée. Nous avons mis en place un système d'acquisition robuste constitué d'un appareil photographique grand marché et d'un plateau tournant. Notre modèle géométrique reconstruit permet de passer d'un modèle discret à un modèle triangulé sans perte d'information topologique (propriétés de fermeture et nombre de composantes connexes conservés). De multiples sources ponctuelles et directionnelles sont détectées et la réflectance des objets est estimée sur chaque maille par un modèle de BRDF paramétrique. Nous utilisons les données reconstruites pour visualiser les objets avec de nouvelles conditions d'illumination. La version actuelle permet de générer de nouvelles images en quelques secondes avec une méthode de lancer de rayons.

Nous proposons une méthode pour placer automatiquement des sondes dans une scène par minimisation d’une fonction d’erreur. Nous guidons les sondes vers les sites d’échantillonnage optimaux en appliquant la descente de gradient à une fonction d’erreur qui représente la similarité entre la structure en construction et un ensemble de référence. En utilisant la pondération inverse à la distance comme fonction interpolante, nous avons construit avec fiabilité des ensembles de sondes dans trois scènes. En comparant nos résultats avec ceux produits par un ensemble de sondes de référence placées sur une grille régulière, nous atteignons théoriquement notre objectif dans une des trois scènes, où nous obtenons des valeurs d’erreur inférieures à la référence avec beaucoup moins de sondes. Nous avons eu des succès partiels dans les autres scènes, selon le nombre d’échantillons utilisés. / Diffuse global illumination within a 3D scene can be approximated in real time using irradiance probes. Probe placement typically relies on significant human input, and final quality of the approximation is often left to the subjectivity of a lighting artist. As demand for realism in rendering increases, the need to enhance the quality of such approximations is greater. We propose a method to automatically place probes in a scene by minimizing an error function. We guide probes to optimal sampling locations by applying gradient descent to an error function that represents similarity between our interpolated results and reference irradiance values. Using weighted nearest neighbour interpolation, we were able to reliably construct probe sets with minimal input in three scenes. Comparing our results to those produced by a set of probes placed on a 3D grid, we were theoretically successful in one scene, in which we could obtain lower error values with fewer probes. We obtained partial success in the other scenes, depending on the number of samples used.