Dans le cadre d'une thèse CIFRE conjointe entre le Loria et Thales Research & Technology, nous étudions un nouveau type de réseau maillé embarqué temps réel. La mise en réseau maillé des composants des systèmes embarqués concilie les contraintes temps réel des applications avec leurs besoins croissants en termes de bande passante et collaboration. La pluralité des chemins de communication résulte en de meilleures propriétés de flexibilité, résilience, passage à l'échelle et répartition de charge. Cependant, ceci nécessite d'être capable d'allouer dynamiquement les ressources réseau en fonction des besoins des applications. Notre approche consiste à permettre aux applications de faire des requêtes de flux temps réel à l'exécution, puis allouer dynamiquement les ressources correspondant aux besoins en communication. A cette fin, nous avons conçu l'architecture Software-Defined Real-time Networking (SDRN). Elle aborde en même temps les problématiques d'isolation des flux, analyse temporelle, routage, tolérance aux fautes, ainsi que les interfaces avec les couches applicatives et les couches basses du système. Elle est également modulaire, c'est-à-dire que certaines parties de l'architecture peuvent être remplacées sans remettre en cause les autres modules. Enfin, elle a été validée par une implémentation sur plateforme matérielle RapidIO. Ce document restitue les travaux de recherche sur SDRN. Il s'intéresse également à la problématique de l'expérimentation sur les réseaux embarqués et propose une approche originale d'expérimentation, ERICA. Cette approche facilite la mise en place d'expérimentations mêlant aspects réels et simulés. ERICA génère les fichiers nécessaires à la mise en place du scénario défini dans une interface graphique haut niveau. Elle permet ainsi au chercheur d'appliquer une réflexion haut niveau sur ses expérimentations et de réutiliser les couches communes à plusieurs scénarios d'expérimentation / We are studying a new kind of embedded real-time mesh network. Mesh networking of the components of embedded systems reconciles their real-time constraints with the new application needs in terms of bandwidth and tight interactions. The plurality of communication paths results in increased flexibility, resilience, scalability and load balancing characteristics. However, this requires the ability to dynamically allocate network resource with respect to the needs of running applications. Our approach is to allow applications to make online real-time flow resource requests and consequently allot network resources according to these requirements. To this end, we have designed the Software-Defined Real-time Networking (SDRN) architecture. It addresses flow isolation, timing analysis, routing, fault tolerance, as well as the interfaces with the application layer and the lower layers of the system. It also allows any module to be replaced without interfering with the remainder of the architecture. It has been validated via an implementation on an in-silicon RapidIO platform. This thesis describes our research on the SDRN architecture. It also proposes an original method for experimenting on embedded networks, ERICA. The ERICA framework automatically generates all what is needed to conduct a network experiment in a selected environment (such as a simulator or a testbed), with both physical and simulated aspects. Hence, it allows the researcher to perform a high-level thinking of the whole experimentation process and to reuse applications and experiment designs from an experimentation stack to another

La thèse s'intéresse aux logiciels de rançon, présente une plateforme d'analyse automatique et propose des contre-mesures. Nos contre-mesures sont conçues pour être temps réel et déployées sur une machine, c'est-à-dire ''End-Hosts''. En 2013 les logiciels de rançon font de nouveau parler d'eux, pour finalement devenir une des menaces les plus sérieuses à partir de 2015. Un état de l'art détaillé des contre-mesures existantes est fourni. On peut ainsi situer les contributions de cette thèse par rapport à la littérature. Nous présentons également une plateforme d'analyse automatique de logiciels malveillants composée de machines nues. L'objectif est de ne pas altérer le comportement des échantillons analysés. Une première contre-mesure basée sur l'utilisation d'une librairie cryptographique par les logiciels de rançon est proposée. Celle-ci peut être facilement contournée. Nous proposons donc une seconde contre-mesure générique et agnostique. Cette fois, des indicateurs de compromission sont utilisés pour analyser le comportement des processus sur le système de fichiers. Nous détaillons comment de manière empirique nous avons paramétré cette contre-mesure pour la rendre~: utilisable et efficace. Un des challenges de cette thèse étant de faire concilier performance, taux de détection et un faible taux de faux positifs. Enfin, les résultats d'une expérience utilisateur sont présentés. Cette expérience analyse le comportement des utilisateurs face à une menace. En dernière partie, nous proposons des améliorations à nos contributions mais aussi des pistes à explorer. / This phD thesis takes a look at ransomware, presents an autonomous malware analysis platform and proposes countermeasures against these types of attacks. Our countermeasures are real-time and are deployed on a machine (i.e., end-hosts). In 2013, the ransomware become a hot subject of discussion again, before becoming one of the biggest cyberthreats beginning of 2015. A detailed state of the art for existing countermeasures is included in this thesis. This state of the art will help evaluate the contribution of this thesis in regards to the existing current publications. We will also present an autonomous malware analysis platform composed of bare-metal machines. Our aim is to avoid altering the behaviour of analysed samples. A first countermeasure based on the use of a cryptographic library is proposed, however it can easily be bypassed. It is why we propose a second generic and agnostic countermeasure. This time, compromission indicators are used to analyse the behaviour of process on the file system. We explain how we configured this countermeasure in an empiric way to make it useable and effective. One of the challenge of this thesis is to collate performance, detection rate and a small amount of false positive. To finish, results from a user experience are presented. This experience analyses the user's behaviour when faced with a threat. In the final part, I propose ways to enhance our contributions but also other avenues that could be explored.

La plupart des systèmes critiques sont dits «temps-réel durs» puisqu'ils requièrent des garanties temporelle fortes. Ces systèmes sont de plus en plus complexes et les processeurs mono-coeurs traditionnels ne sont plus assez puissants. Les multi-coeurs et les pluri-coeurs sont des alternatives plus puissantes, cependant ils contiennent des ressources partagées. Les accès concurrents à ces ressources provoquent des interférences qui doivent être prises en compte puisqu'elles rendent les délais d'accès non prédictibles. Pour les pluri-coeur, le réseau sur puce (NoC) doit être configuré pour éviter les interblocages et garantir des pires temps de traversée précis. Le MPPA2 de Kalray est un pluri-coeur avec de bonnes propriétés temporelles.Les langages Synchrones flot de données tels que Lustre ou Scade sont largement utilisés dans l'industrie aéronautique. Les programmes sont des réseaux de noeuds de calcul communicants. Nous présentons une méthode pour extraire le parallélisme des programmes Synchrones. Nous générons du code pour déployer les tâches parallèles sur la puce et pour implémenter les communications en mémoire partagée ou à travers le NoC. Notre solution permet la traçabilité du code. Elle est basée sur un modèle d'exécution dirigé par le temps où chaque tâche a une date de début. L'ordonnancement est statique et minimise les interférences grâce à l'utilisation de bancs mémoire. Une borne de pire temps d'exécution (WCET) est calculée. Elle inclut les interférences mémoire et les pires temps de traversée NoC. Nous générons la configuration du processeur qui permet une allocation équitable des bandes passantes sur le NoC, la garantie de temps de traversées bornés et la synchronisation des horloges. Enfin, nous appliquons notre outils sur des exemples de programmes aéronautiques et un exemple synthétique utilisant 64 coeurs. / Most critical systems are subject to hard real-time requirements. These systems are more and more complex and the computational power of the predictable single-core processors is no longer sufficient. Multi- or many-core architectures are good alternatives but interferences on shared resources must be taken into account to avoid unpredictable timing effects. For many-core, the Network-on-Chip (NoC) must be configured such that deadlocks are avoided and a tight Worst Case Traversal Time (WCTT) of the communications can be computed. The Kalray MPPA2 is a many-core architecture with good timing properties.Dataflow Synchronous languages such as Lustre or Scade are widely used for avionics critical software. In these languages, programs are described by networks of computational nodes. We introduce a method to extract parallel tasks from synchronous programs. Then, we generate parallel code to deploy tasks on the chip and implement NoC and shared-memory communications. The generated code enables traceability. It is based on a time-triggered execution model which relies on a static schedule and minimizes the memory interferences thanks to usage of memory banks. The code enables the computation of a worst case execution time bound accounting for the memory interferences and the WCTT of NoC transmissions. We generate a configuration of the platform to enable a fair bandwidth attribution on the NoC, bounded transmissions through the NoC and clock synchronization. Finally, we apply this toolchain on avionic case studies and synthetic benchmarks running on 64 cores.

L'ordonnancement de tâches sur un système temps réel dur correspond à trouver une façon de choisir, à chaque instant, quelle tâche doit être exécutée sur le processeur pour que chacune ait le temps de terminer son travail avant son échéance. Ce problème, dans le contexte monoprocesseur, est déjà bien étudié et permet des applications sur des systèmes en production (aérospatiale, bourse etc.). Aujourd'hui, les plateformes multiprocesseur se sont généralisées et ont amené de nombreuses questions telles que l'utilisation efficace de tous les processeurs. Dans cette thèse, nous explorons les approches existantes pour résoudre ce problème. Nous étudions tout d'abord l'approche par partitionnement qui consiste à utiliser les recherches existantes en ramenant ce problème à plusieurs systèmes monoprocesseur. Ici, nous proposons un algorithme générique dont les paramètres sont adaptables en fonction de l'objectif à atteindre. Nous étudions ensuite l'approche par semi-partitionnement qui permet la migration d'un nombre restreint de tâches. Nous proposons une solution avec des migrations restreintes qui pourrait être assez simplement implémentée sur des systèmes concrets. Nous proposons ensuite une solution avec des migrations non restreintes qui offre de meilleurs résultats mais est plus difficile à implémenter. Enfin, les programmeurs utilisent de plus en plus le concept de tâches parallèles qui peuvent utiliser plusieurs processeurs en même temps. Ces tâches sont encore peu étudiées et nous proposons donc un nouveau modèle pour les représenter. Nous étudions les ordonnanceurs possibles et nous définissons une façon de garantir l'ordonnançabilité de ces tâches pour deux d'entre eux / The scheduling of tasks on a hard real-time system consists in finding a way to choose, at each time instant, which task should be executed on the processor so that each succeed to complete its work before its deadline. In the uniprocessor case, this problem is already well studied and enables us to do practical applications on real systems (aerospace, stock exchange etc.). Today, multiprocessor platforms are widespread and led to many issues such as the effective use of all processors. In this thesis, we explore the existing approaches to solve this problem. We first study the partitioning approach that reduces this problem to several uniprocessor systems and leverage existing research. For this one, we propose a generic partitioning algorithm whose parameters can be adapted according to different goals. We then study the semi-partitioning approach that allows migrations for a limited number of tasks. We propose a solution with restricted migration that could be implemented rather simply on real systems. We then propose a solution with unrestricted migration which provides better results but is more difficult to implement. Finally, programmers use more and more the concept of parallel tasks that can use multiple processors simultaneously. These tasks are still little studied and we propose a new model to represent them. We study the possible schedulers and define a way to ensure the schedulability of such tasks for two of them

En informatique graphique, le rendu des matériaux occupe une place très importante dans la qualité de l’image finale. De nombreux modèles ont contribué à améliorer l’apparence des matériaux. Aujourd’hui, certains matériaux restent encore difficiles à représenter à cause de leur complexité. Parmi ceux ci,la famille des matériaux anisotropes reste peu étudiée et complexe. Dans cette thèse nous proposons une meilleure compréhension des matériaux anisotropes au travers d’un modèle pour les représenter ainsi qu’un outil permettant de mieux en contrôler l’apparence. Notre modèle de matériaux brossés ou rayés se base sur la simulation du transport lumineux au sein de la micro-géométrie d’une rayure pour restituer tous les détails en conservant des temps de rendus suffisamment courts pour rendre la scène de manière interactive.Notre outil d’édition des reflets anisotropes utilise le champ d’orientation des BRDF pour donner à l’utilisateur l’impression de dessiner ou de déformer des reflets directement sur l’objet. / In computer graphics, material appearance is a fundamental component of the final image quality. Many models have contributed to improve material appearance. Today, some materials remains hard to represent because of their complexity. Among them, anisotopic materials are especially complex and little studied. In this thesis, we propose a better comprehension of anisotropic materials providing a representation model and an editing tool to control their appearance. Our scratched material model is based on a light transport simulation in the micro-geometry of a scratch, preserves all the details and keeps an interactive rendering time. Our anisotropic reflections edition tool uses BRDF orientation fields to give the user the impression to draw or deform reflections directly on the surface.

L'objectif de cette thèse est de proposer des algorithmes d'optimisation efficaces pour un système de tranport en commun à la demande proposé par Padam Mobility, une start-up Parisienne. Après avoir modélisé le problème comme un DARP dynamique, trois modules d'optimisation sont présentés : un module online destiné à répondre aux requêtes en temps réel, un module de réinsertion pour insérer les requêtes rejetées par le module online et enfin un module offline basé sur une métaheuristique permettant d'optimiser en continue les itinéraires. / The purpose of this thesis is to propose efficient optimization algorithms for an on-demand common transportation system operated by Padam Mobility, a Parisian company. Formalised as a dynamic DARP, we propose three optimisation modules to tackle the underlying problem : an online module to answer real-time requests, a reinsertion module to re-insert rejected requests and a metaheuristic-based offline module to continuously optimize the rides. The proposed methods are directly implemented in the company system and extensively tested on real instances.

La pile à combustible est un générateur électrique qui s'appuie sur un effet électrochimique découvert au 19èmesiècle par Christian Schönbein. Cette technologie a connu des périodes de développement et de désintéressementsuccessives jusqu'à nos jours. Suite à une flambé du prix du baril de pétrole et à la sensibilisation des populationsaux problèmes environnementaux engendrés par les rejets de gaz à effet de serre, la quantité annuelle depublications sur la pile à combustible a augmenté d'une manière continue. Son rendement, souvent supérieur àcelui des technologies de production d'énergie par combustion, et la possibilité d'utiliser des carburants non fossileset non polluants en font un candidat de substitution attractif. Cependant, son cout, sa durée de vie, sa puissancemassique et d'autres problèmes liés au stockage de son carburant ne lui permet pas de détrôner les technologiesactuelles qui sont bien rodées et qui profitent d'une économie d'échelle. Il faut donc continuer à améliorer la pile àcombustible pour qu'elle devienne un jour économiquement viable.L'une des voies pour atteindre cet objectif, est la modélisation qui permet une réflexion, une meilleurecompréhension de la pile à combustible, ainsi que la possibilité de tester des idées à moindre cout.Malheureusement, la pile à combustible est un système complexe combinant des phénomènes fluidique, thermiqueet électrochimique. Des modèles en 1 dimension et en temps réels ont déjà été développés. Mais pour étudiercorrectement ce qui se passe à l'intérieur, il faut au moins disposer d'un modèle en 2 dimensions. Cependant lesmodèles en 2 dimensions demandent des méthodes de calcul par éléments finis qui nécessitent des ressources decalcul importantes, ainsi, jusqu'ici, ils ne permettaient pas de réaliser des calculs en temps réel. C'est pourtant ledéfi relevé par cette thèse : développer un modèle en deux dimensions ou plus et être capable de le faire tourner entemps réel sur un ordinateur comme sur un processeur embarqué.Pour arriver à cette performance, les concepts physiques, mathématiques et informatiques ont été combinés etintégrés grâce à des astuces organisationnelles en un programme en langage C, peu gourmand en mémoire et enpuissance de calculs. Toutes les hypothèses simplificatrices et les méthodes mathématiques modifiées etimplantées selon des schémas informatiques peu communément utilisés dans ce domaine ont fait apparaitre denouveaux problèmes. Des nouvelles méthodes de calculs ont dû alors être développées pour gérer ces nouveauxproblèmes.Finalement, un modèle de pile à combustible multidimensionnel et temps réel a été conçu et ses paramètresphysiques ont été ajustés par un programme pour faire correspondre les résultats à ceux d'une pile à combustibleréelle sur laquelle des essais ont été réalisés. Les résultats obtenus ont été analysés à l'aide d'un procédéd'observation structuré. Le résultat de ces observations a permis d'arriver à des conclusions dans le domaine de lamodélisation multidimensionnelle et multiphysique de la pile à combustible pour des applications en temps réel. / The fuel cell is an electric generator which uses an electrochemical effect discovered in 18 century by ChristianSchönbein. This technology has gotten successively periods of development and periods of void in the pastdecades. After the petrol barrel price rising and the people¿s awareness of environmental problem such asgreenhouse effect, the research in fuel cell field has been increasing constantly. Its higher efficiency compared tothermal technology to produce electricity, the possibility to use no fossil fuel and no pollution final products make thefuel cell an attractive substitution candidate for energy production. However, its cost, life time, power density andother problems related to the fuel storage do not allow it to replace immediately the actual technology which is elderand benefit about scale economy effect. Thus, the fuel cell technology must be improved to become economicallyviable.One of the ways to do it, is to model the fuel cell in order to reflect, analyze and better understand its behavior with aminimal cost. Unfortunately, the fuel cell is a complex system which combines fluidic, thermic and electrochemicaleffects. In literature, many one dimensional real time models have been developed. But to analyze and predict localphenomena, a 2 dimensional model is needed. However, the general two dimensional models use finite elementcalculation methods that cannot be done in real time due to their complex mathematical calculation. In spirit toovercome this calculation complexity problem, the challenge of this thesis is defined: develop a 2 dimensional modelwho are able to be executed in real time on an ordinary computer or an embedded system.In order to achieve the desired real time performance, the physical, mathematical and computer concepts of realtime 2D fuel cell model are developed, combined and integrated with specific organization methods in a C languageprogram which does not requires an important calculation power or memory to run. All the modeling assumptionsand the modified mathematic methods are implanted following an innovative modeling approach.Finally, a 2D, multiphysique, multidimensional real time fuel cell model is developed and its parameters are adjustedwith a real fuel cell stack from different experiments. The results are then analyzed with a structured observationmethod with conclusions given at last.

Un des freins à la commercialisation de masse de la pile à combustible et notamment de la technologie à membrane échangeuse de proton vient de sa faible durée de vie due à la difficulté de contrôler le système sous certaines conditions. Pour pallier à ce problème, l’élaboration d’un modèle mathématique précis de la pile à combustible à membrane échangeuse de protons permettant d’observer les variables internes et l'état de la pile à combustible au cours de son fonctionnement permettrait le développement de la stratégie de contrôle du système.Cette thèse propose d’élaborer un modèle dynamique multi-physique complet pour la pile à combustible à membrane échangeuse de protons. Le modèle proposé couvre les domaines multi-physiques pour les caractéristiques électriques, fluidiques et thermiques. Dans ces deux derniers domaines, les phénomènes transitoires sont notamment pris en compte dans le modèle proposé, tels que les comportements dynamiques de la teneur en eau de la membrane de la pile et la température. Par conséquent, ce modèle peut être utilisé pour analyser les effets de couplage des variables dynamiques entre différents domaines physiques.Grace à ce modèle ainsi définit, un second modèle multi-physique bidimensionnel plus détaillé est également présenté. Le modèle proposé couvre les domaines électriques et fluidiques avec une approche de modélisation 2-D innovante. Les distributions spatiales de quantité physique dans le domaine électrique peuvent ainsi être obtenues. Par conséquent, ce modèle 2-D PEMFC peut être utilisé pour étudier les influences des paramètres de modélisation sur la prédiction de performance multidimensionnelle locale. Une étude expérimentale est effectuée pour valider le modèle 2-D proposé avec une pile commerciale PEMFC Ballard NEXA de 1,2 kW.Dans un second chapitre, une analyse des phénomènes dynamiques est réalisée en fonction du modèle dynamique multidisciplinaire développé en s’appuyant sur la méthode RGA (gain relatif) pour diverses variables d'entrée de contrôle, afin d'analyser quantitativement les effets de couplage dans différents domaines physiques. L’étude s’intéresse entre autre aux interactions de la teneur en eau et de la température de la membrane. L'analyse de couplage présentée dans cette thèse peut aider les ingénieurs à concevoir et à optimiser les stratégies de contrôle des piles à combustible, en particulier pour la gestion de l'eau et de la chaleur dans les systèmes de piles à combustible.Une deuxième analyse portant sur la sensibilité aux paramètres de l'étude est effectuée sur la base du modèle multidisciplinaire bidimensionnel développé. Ces résultats d'analyse de sensibilité globale fournissent des informations utiles pour la compréhension de la dégradation, le réglage des paramètres et la simplification du modèle des piles à combustible.Dans un troisième temps, le modèle proposé se décline dans un algorithme de résolution mathématique en temps réel basé sur un algorithme de matrice tri diagonal efficace (TDMA). Les résultats expérimentaux démontrent les possibilités pratiques du modèle 2-D proposé pour le contrôle en temps réel avancé des systèmes de pile à combustible avec un temps de calcul de la boucle de contrôle de l'ordre de la milliseconde. Le temps d'exécution du modèle peut être quadruplé par rapport aux algorithme séquentiels présent dans la littérature; garantissant ainsi des décisions et des actions de contrôle rapide. / Before mass commercialization of proton exchange membrane fuel cell, the research on the design of appropriate control strategies and auxiliaries need to be done for achieving proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) optimal working modes. An accurate mathematical PEMFC model can be used to observe the internal variables and state of fuel cell during its operation, and could further greatly help the system control strategy development.A comprehensive multi-physical dynamic model for PEMFC is developed in chapter I. The proposed model covers multi-physical domains for electric, fluidic and thermal features. Particularly, the transient phenomena in both fluidic and thermal domain are simultaneously considered in the proposed model, such as the dynamic behaviors of fuel cell membrane water content and temperature. Therefore, this model can be used to analyze the coupling effects of dynamic variables among different physical domains.Based on the developed multi-physical PEMFC model, a full two-dimensional multi-physical model is further presented. The proposed model covers electrical and fluidic domains with an innovative 2-D modeling approach. In order to accurately describe the characteristics of reactant gas convection in the channels and diffusion through the gas diffusion layer, the gas pressure drop in the serpentine pipeline is comprehensively analyzed by fully taking the geometric form of flow field into consideration, such as the reactant gas pressure drop due to the pipeline sharp and U-bends. Based on the developed 2-D fluidic domain modeling results, spatial physical quantity distributions in electrical domain can be further obtained. Therefore, this 2-D PEMFC model can be use to study the influences of modeling parameters on the local multi-dimensional performance prediction. The simulation and experimental test are then performed to validate the proposed 2-D model with a commercial Ballard NEXA 1.2 kW PEMFC stack.In chapter II, analyses of dynamic phenomena step responses are conducted based on the developed multi-physical dynamic PEMFC model using the relative gain array (RGA) method for various control input variables, in order to quantitatively analyze the coupling effects in different physical domains, such as the interactions of membrane water content and temperature. Based on the calculated values of relative gain array, the proposed model can be considered as a fuel cell MIMO system, which could be divided into two independent control sub-systems by minimizing parameter coupling effects between each other. Due to the closely coupled parameters in the proposed first control sub-system, a decoupling control method is recommended to achieve optimized control results. The coupling analysis presented in this thesis can help engineers to design and optimize the fuel cell control strategies, especially for the water and thermal management in fuel cell systems.

Le but du rendu stylisé est de produire un rendud'une scène 3D dans le style visuel particuliervoulu par un artiste.Cela nécessite de reproduire automatiquementsur ordinateur certaines caractéristiquesd'illustrations traditionnelles: par exemple,la façon dont un artiste représente les ombres et lalumière, les contours des objets, ou bien les coupsde pinceau qui ont servi à créer une peinture.Les problématiques du rendu stylisé sont pertinentesdans des domaines comme la réalisation de films d'animation 3Dou le jeu vidéo, où les studios cherchent de plus en plus à se démarquerpar des styles visuels originaux.Dans cette thèse, nous explorons des techniques destylisation qui peuvent s'intégrer dans des pipelinesde rendu temps-réel existants, et nous proposons deux contributions.La première est un outil de création de modèles d'illuminationstylisés pour des objets 3D.La conception de ces modèles est complexe et coûteuse en temps,car ils doivent produire un résultat cohérentsous une multitude d'angles de vue et d'éclairages.Nous proposons une méthode qui facilite la créationde modèles d'illumination pour le rendu stylisé,en les décomposant en sous-modèles plus simples à manipuler.Notre seconde contribution est un pipeline de rendude scènes 3D dans un style peinture,qui utilise une combinaison de bruits procéduraux 3Det de filtrage en espace écran.Des techniques de filtrage d'image ont déjà été proposéespour styliser des images ou des vidéos:le but de ce travail est d'utiliser ces filtres pourstyliser des scènes 3D tout en gardant la cohérence du mouvement.Cependant, directement appliquer un filtreen espace écran produit des défauts visuels au niveau dessilhouettes des objets.Nous proposons une méthode qui permet d'assurer la cohérence du mouvement,en guidant les filtres d'images avec des informations sur la géométrie extraites de G-buffers, et qui élimine les défauts aux silhouettes. / The goal of stylized rendering is to render 3D scenes in the visual style intended by an artist.This often entails reproducing, with some degree of automation,the visual features typically found in 2D illustrationsthat constitute the "style" of an artist.Examples of these features include the depiction of light and shade,the representation of the contours of objects,or the strokes on a canvas that make a painting.This field is relevant today in domains such as computer-generated animation orvideo games, where studios seek to differentiate themselveswith styles that deviate from photorealism.In this thesis, we explore stylization techniques that can be easilyinserted into existing real-time rendering pipelines, and propose two novel techniques in this domain.Our first contribution is a workflow that aims to facilitatethe design of complex stylized shading models for 3D objects.Designing a stylized shading model that follows artistic constraintsand stays consistent under a variety of lightingconditions and viewpoints is a difficult and time-consuming process.Specialized shading models intended for stylization existbut are still limited in the range of appearances and behaviors they can reproduce.We propose a way to build and experiment with complex shading modelsby combining several simple shading behaviors using a layered approach,which allows a more intuitive and efficient exploration of the design space of shading models.In our second contribution, we present a pipeline to render 3D scenes in painterly styles,simulating the appearance of brush strokes,using a combination of procedural noise andlocal image filtering in screen-space.Image filtering techniques can achieve a wide range of stylized effects on 2D pictures and video:our goal is to use those existing filtering techniques to stylize 3D scenes,in a way that is coherent with the underlying animation or camera movement.This is not a trivial process, as naive approaches to filtering in screen-spacecan introduce visual inconsistencies around the silhouette of objects.The proposed method ensures motion coherence by guiding filters with informationfrom G-buffers, and ensures a coherent stylization of silhouettes in a generic way.

L’utilisation de composés organiques comme matériaux actifs représente la prochaine génération technologique. Ils permettent notamment un procédé de fabrication moins cher,de grands rendements de production ainsi que la capacité d’employer des supports souples.Ce travail présente le développement d’une technique de transfert reposant sur l’ablation laser pour le dépôt fonctionnel de films minces localisé de matériaux organiques et inorganiques en phase liquide ou solide dans le but de fabriquer des transistors à films minces organiques (OTFT).La technique de dépôt est basée sur le LIFT (laser-induced forward transfer), dont le principe de fonctionnement implique que le matériau à transférer soit préalablement préparé sur un substrat transparent. Le matériau est irradié à travers ce dernier par une impulsion laser, déclenchant l’ablation et l’éjection de la matière du substrat. Le matériau éjecté est alors recueilli sur un substrat récepteur placé devant le film donneur. Par cette méthode, des structures précisément définies par la forme du faisceau laser peuvent être transférées.L’irradiation directe de la matière à transférer n’est pas admissible pour les composés sensibles, par conséquent, une modification de la technique a été introduite pour résoudre cette limitation. Cette modification implique l’utilisation d’une couche sacrificielle, qui est spécialement adaptée pour l’ablation laser dans l’ultraviolet. Cette couche sacrificielle est déposée entre le substrat et le matériel à transférer, son but est d’absorber l’impulsion laser, de se décomposer et de propulser le matériau sur le substrat receveur tout en le protégeant de l’irradiation laser. Des matériaux métalliques et un matériau organique, le polymère triazene, ont été étudiés.Le processus de transfert a été étudié par ombroscopie résolue en temps. L’analyse de la trajectoire du matériel éjecté ainsi que de l’onde de choc créée par l’ablation a été effectuée. Ces mesures nous ont permis de déterminer les conditions de transfert optimales pour chacun des matériaux étudiés et ont montré que la condition la plus favorable pour un transfert réussi est le proche contact dans le cas des matériaux en phase solide et quelques centaines de micromètres pour les matériaux en phase liquide.Enfin, la fabrication de transistors organiques opérationnels dans différentes configurations(bottom et top gate en configuration bottom et top contact) est démontrée. Les structures imprimées prouvent la capacité de la technique LIFT à transférer différents types de matériaux en maintenant leurs propriétés à un niveau significatif de performance. Le transfert d’un ensemble multicouche OTFT est étudié. Les pixels transférés sont entièrement fonctionnels et présentent des propriétés compétitives à des dispositifs préparés par des techniques classiques / The use of organic compounds as active materials represents the next generation oftechnology, enabling cheaper manufacturing process, high production and ability to useflexible substrates. This work presents the development of a transfer technique based onlaser ablation for the deposition of functional thin film of organic and inorganic materials,in liquid or solid phase, in order to achieve organic thin film transistors (OTFT).The deposition technique is based on the LIFT (laser-induced forward transfer), whoseworking principle involves a transparent substrate coated with the material to transfer. Thematerial is irradiated through the substrate by a laser pulse, which triggers the removaland ejection of the material from the substrate. The ejected material is then collected on asubstrate receiver placed in front the donor film. By this method, precise patterns definedby the shape of the laser beam can be transferred.Direct irradiation of the transfer material is not admissible for sensitive compounds,therefore a modification of the technique was introduced to solve this limitation. The modificationinvolves the use of a sacrificial layer, which is specially adapted for laser ablationin the ultraviolet. This sacrificial layer is deposited between the substrate and the materialto transfer, its purpose is to absorb the laser pulse, decomposes and propel the materialonto the receiver substrate while protecting it from laser irradiation. Metals and an organicmaterial, the triazene polymer, is studied.The transfer process has been studied by time-resolved shadowgraphic imaging technique.The trajectory analysis of the ejected material and of the shock wave created bythe ablation has been performed. These measures have enabled to determine the optimaltransfer conditions for each studied materials and have shown that the most favorablecondition for successful transfer is the close contact, in the case of materials solid phase,and few hundred micrometers for materials liquid phase.Finally, the fabrication of operating organic transistors in different configurations (bottomand top gate in bottom and top contact architectures) is demonstrated. The printedstructures reveals the ability of the LIFT technique to transfer different kinds of materialsmaintaining their properties at a significant level of performance. The transfer of a multilayersystem is also studied. Transferred pixels are fully functional and exhibit competitiveproperties face devices prepared by conventional techniques