Ce jeudi 17 décembre 2020 à 10h a eu lieu la soute­nance de thèse de Joël Randria­nan­dra­sana qui a ainsi obtenu le grade de docteur. Nous lui adres­sons toutes nos féli­ci­ta­tions.

Compo­si­tion du jury :

• M. Kadi Boua­touch, Profes­seur, Univer­sité de Rennes, Rappor­teur
• M. Tamy Boube­keur, Profes­seur, Tele­com Paris, Rappor­teur
• Mme Céline Loscos, Profes­seure, Univer­sité de Reims, Exami­na­trice
• M. Lionel Simo­not, Maître de confé­rences, Univer­sité de Poitiers, Exami­na­teur
• M. Patrick Callet, Cher­cheur, MINES ParisTech, Exami­na­teur
• M. Laurent Lucas, Profes­seur, Univer­sité de Reims, Direc­teur de thèse
• M. Michaël Kraje­cki, Profes­seur, Univer­sité de Reims, Co-direc­teur de thèse
• M. Arnaud Chano­nier, Ingé­nieur R&D, Groupe PSA, Invité

Résumé :

Les travaux présen­tés dans cette thèse s’in­té­ressent à la modé­li­sa­tion, à l’ac­qui­si­tion et à la simu­la­tion de maté­riaux multi­couches. Nous nous sommes dans un premier temps inté­res­sés au rendu de maté­riaux spécu­laires à couches minces, avec pour objec­tif la simu­la­tion réaliste du Cielo, un type de vitrage utilisé par notre parte­naire indus­triel pour la concep­tion des toits pano­ra­miques équi­pant ses véhi­cules. Dans ce cadre, nous avons iden­ti­fié et présenté deux approches que nous quali­fions respec­ti­ve­ment d’ap­proche somma­toire et d’ap­proche matri­cielle, permet­tant de simu­ler les phéno­mènes optiques en jeu. Bien que ces deux approches abou­tissent aux mêmes résul­tats, l’ap­proche matri­cielle présente néan­moins l’avan­tage d’of­frir un forma­lisme compact et exten­sible. Cepen­dant, les calculs ondu­la­toires sous-jacents néces­sitent une descrip­tion précise de la struc­ture des maté­riaux consi­dé­rés, des ingré­dients souvent gardés sous scel­lés dans l’in­dus­trie. Nous avons montré que lorsque ces données sont manquantes, la modé­li­sa­tion inverse de la struc­ture d’un tel maté­riau reste dans certains cas possible, par un procédé ellip­so­mé­trique. Au-delà des couches minces, ce travail a été pour nous un point de départ qui nous a permis d’ex­plo­rer de manière géné­rale et appro­fon­die la famille des maté­riaux multi­couches peuplant notre quoti­dien et les problé­ma­tiques de simu­la­tion auxquelles ces maté­riaux sont assujet­tis. En parti­cu­lier, nous nous sommes inté­res­sés à la modé­li­sa­tion de l’ap­pa­rence de maté­riaux consti­tués de couches rugueuses et présen­tant des effets de diffu­sion volu­mique comme c’est le cas des maté­riaux incluant des couches de pigments ou ayant subi une alté­ra­tion due au temps et/ou à leur envi­ron­ne­ment. Si des approches de réfé­rence ont déjà été propo­sées par la commu­nauté, la simu­la­tion effi­cace de cette classe de maté­riaux dans des budgets de temps raison­nables et maîtri­sés reste une problé­ma­tique ouverte majeure. Pour adres­ser ces problèmes d’ef­fi­ca­cité, nous avons étendu l’ap­proche matri­cielle de manière à prendre en charge effi­ca­ce­ment le trans­port de lumière surve­nant dans cette classe de maté­riaux. Dans ce cadre, nous avons proposé une repré­sen­ta­tion simpli­fiée des flux lumi­neux voya­geant dans la struc­ture, exploi­tant les proprié­tés de convo­lu­tion de la fonc­tion de phase de Henyey-Green­stein. Les résul­tats obte­nus avec cette approche montre une évolu­tion signi­fi­ca­tive en terme de fidé­lité visuelle, par rapport aux méthodes anté­rieures. Celle-ci démontre égale­ment un bon niveau d’ac­cord en respect des méthodes de réfé­rence, tout en garan­tis­sant des coûts de calcul constants et une variance faible en compa­rai­son des approches stochas­tiques exis­tantes.