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Simuler la lumière par l'image,
de l'intention au réalisme
25.11.13 - par EclairagePublic.eu

L'image permet de visualiser le projet lumière. Elle peut être produite de différentes manières et véhiculer le concept de plusieurs façons selon sa forme. Quels sont les types d'images ? Peut-on se passer d'elles ? Sont-elles trompeuses ? Qui les produit ? Le réalisme est-il nécessaire ? A-t-il des limites ? Enfin, quelles seront les images de demain ?

 

UN MONDE D'IMAGES

Un projet sans images est un projet sans vie

L'image est l'élément qui formalise le concept du projet lumière. Elle est un instrument d'aide à la décision qui permet aux différents interlocuteurs de visualiser le projet, d'appréhender ses caractéristiques, son esprit, son ambiance. Elle a vocation à être un support de réflexion et de discussion. Plongé dans l'univers du projet, le décideur sera ainsi à même de le comprendre au-delà des mots et autres documents techniques etc. Un projet sans images est un projet sans vie. La seule chose que l'on doit retenir est celle-ci : l'image doit faire rêver le client, le séduire, le convaincre.

La soif d'images

Une chose est sûre, un client est un homme, et, comme tout homme, il est sensible aux images qu'on lui propose. Ne vivons-nous pas dans une société influencée par les images ? Le monde professionnel n'échappe pas à cette règle. Une belle image séduira le décideur bien plus qu'une simple suite de calculs et d'arguments techniques.
S'il souhaite mettre en lumière un site, il attendra finalement que le concepteur le fasse rêver par le concept qu'il va lui proposer, bien qu'il s'agisse d'une mise en lumière relativement simple. L'image est un moyen pour y parvenir. En somme, la technique sera la partie immergée de l'iceberg, sans laquelle — rappelons-le quand même — le projet ne serait réalisable. L'ensemble des aspects techniques du dossier seront là pour concrétiser le projet et assurer sa faisabilité mais ne constitueront pas les éléments communicants principaux.
Une image adaptée et en parfaite adéquation avec l'esprit du projet augmente ses chances de succès.

Simulation de la mise en lumière d'une mairie à partir d'une photographie. Image avant-après.
 
(Infographie Photoshop) Survollez l'image. (crédit visuel : société Philips)  

Réalisme normé ?

Il n'est pas inutile de rappeler qu'une image n'est pas contractuelle, aussi réaliste soit-elle. Cette mention doit être apposée à l'image si elle n'est pas un moyen de vérification et validation du rendu réel. Bien qu'elle soit une aide à la décision, il faut garder à l'esprit qu'elle n'est qu'un support d'illustration et donc de communication. Elle n'est pas une pièce technique en tant que telle bien que les logiciels de rendu 3D se basent aujourd'hui sur les calculs d'éclairage (considération des niveaux d'éclairements).
Notamment dans le cas de l'éclairage urbain, une image ne peut donc pas se substituer aux principes d'éclairagisme normés par la CIE (Commission internationale de l'éclairage), elle vient simplement en complément. Le décideur ne doit pas être trompé.

Si auparavent les logiciels d'éclairagisme ne permettaient pas des rendus satisfaisant, ils associent désormais les calculs techniques d'éclairage à une modélisation et un rendu 3D qui permet d'apporter davantage de visuel à un dossier sans forcément renier les bases de l'éclairagisme. Le logiciel Dialux Evo est un exemple.

Par conséquent, méfiance. En ce qui concerne l'éclairage normé des espaces publics (chaussées etc.), une image d'apparence très réaliste ne peut pas se substituer aux calculs d'éclairagisme normés (calculs d'éclairements, de luminances).

Apparences trompeuses

Enfin, attention à ne pas tomber dans le piège de l'image trop parfaite qui cache un concept lumière non réalisable ou qui ne sera pas fidèle aux intentions premières une fois réalisé !

 

QUI FAIT QUOI ?

Intégrer ou sous-traiter

Les sociétés de conception (agences de conception lumière, bureaux d'études) produisent elles-mêmes leurs images ou sous-traitent cette tâche. Si leur exécution est intégrée dans l'entreprise, le chef de projet (concepteur lumière ou éclairagiste) se chargera de les produire lui-même ou bien fera exécuter cette tâche avec les moyens humains dont il dispose. Certaines structures possèdent un ou plusieurs graphistes intégré à plein temps dont la mission est de les réaliser sans participer à la conception du projet.

Aujourd'hui, de plus en plus de structures tendent à externaliser cette tâche. Si le gain financier pour l'entreprise est la plupart du temps certain, cet exercice peut-être périlleux, le concepteur devant s'assurer que l'image retranscrit au mieux les effets qu'il souhaite communiquer.

Infographie présentant le projet lumière de la Place du Château à Strasbourg.  
(Image Photoshop) (crédit visuel : LaFabrick pour l'agence L'Acte Lumière)

Le temps c'est de l'argent

L'élaboration d'une image a un coût pour l'entreprise. Elle peut être réalisée en quelques heures comme en plusieurs jours. Cela varie en fonction de la complexité du projet, de la complexité de l'image à travailler et du niveau de réalisme souhaité. C'est pourquoi, il est nécessaire de produire le moins de visuel possible si on souhaite rester dans une logique de rentabilité. Par conséquent, chaque image générée devra être pertinente et justifiée. Ainsi, on choisit bien évidemment la qualité plutôt que la quantité.

 

TOUTES LES IMAGES NE SE RESSEMBLENT PAS

Plusieurs types d'images

Les types d'images varient selon :

▪ les étapes de la phase de conception,
▪ la volonté de retranscrire ou non la sensibilité du concepteur,
▪ la volonté d'obtenir ou non une simulation réaliste,
▪ les moyens techniques et humains à disposition pour la concevoir.

Les types d'images sont :

1 - L'image d'esquisse

Elle est produite en phase d'esquisse (phase de définition conceptuelle/d'avant-projet)* et est destinée à représenter le principe général et les intentions premières du projet. Elle raconte son histoire et fait percevoir l'ambiance, l'atmosphère créée par la lumière. Elle présentera également les différentes options du projet. À cette étape de la conception, elle n'a pas vocation à être réaliste, bien au contraire. En cette phase de projet, une bonne esquisse est sensible. Elle retranscrit la sensibilité et le geste du concepteur lumière. Les images d'esquisse peuvent être utilisées pour la communication publique du projet, mais c'est rarement le cas.

Image d'esquisse
Galerie d'exemples
But Esquisser par une ébauche de façon générale et non détaillée
le principe, l'intention, l'ambiance, l'atmosphère, l'histoire du projet.
Représentation Non réaliste - Subjective
Utilisation du fichier
photométrique
des luminaires
Non
Principe d'imagerie Image réelle ou numérique,
ayant pour base photographie, dessin, maquette ou tout autre support plastique,
sur laquelle on vient dessiner, peindre, disposer des calques pour obtenir le visuel escompté.
Moyens Support plastique physique (maquette volume, rough, dessin, peinture, collage, coloriage...)
+/ou logiciel d'imagerie numérique (Adobe Photoshop...)
Une maquette en volume peut remplacer une image d'esquisse.
   
Étude d'éclairage, Mercat del Born, Barcelone.  
(Esquisse à main levée) (crédit visuel : ELISAVA - BarcelonaSchool of Design and Engineering)

2 - L'image d'intention

Une image d'intention est destinée à représenter le concept de mise en lumière de façon sensible tout en se basant sur les aspects techniques du projet (implantations, caractéristiques des faisceaux lumineux etc.). Une image d'intention est plus qu'une esquisse mais n'est pas une image réaliste même si elle peut faire appel à la 3D. L'image d'intention peut être d'apparence très réaliste mais elle ne fait pas appel aux fichiers photométriques des luminaires. De ce fait, elle ne peut pas être considérée comme une image réaliste. Les effets lumineux sont réalisés de façon subjective. Elle peut-être produite aussi bien en phase d'avant-projet sommaire comme en phase d'avant-projet détaillé.* Une bonne image d'intention est celle qui retranscrit la sensibilité et le geste du concepteur lumière. Les images d'intention sont utilisées pour la communication publique du projet.

Image d'intention
Galerie d'exemples
But Représenter avec plus ou moins de réalisme les effets de la lumière dans l'espace et sur les volumes,
Donner à ressentir le principe, l'intention, l'ambiance, l'atmosphère, l'histoire du projet.
Représentation Non réaliste à réaliste proche - Subjective
Utilisation du fichier
photométrique
des luminaires
Non
Principe d'imagerie Image réelle ou numérique,
ayant pour base photographie, dessin technique (plan, coupe, élévation...), modélisation 3D
et/ou dessin, maquette ou tout autre support plastique,
sur laquelle on vient dessiner, peindre, disposer des calques pour obtenir le visuel escompté.
Le rendu n'est pas technique
car pas obtenu par le calcul algorithmique de l'incidence de la lumière avec les formes, les textures.
Technique Support plastique physique (maquette volume, rough, dessin, peinture, collage, coloriage...)
+/ou logiciel d'imagerie numérique (Adobe Photoshop...)
   
Présentation des intentions d'un projet de mise en lumière de la Place du Martroi à Orléans.  
(Image Photoshop) (crédit visuel : agence Les Éclaireurs)

3 - L'image réaliste

L'image réaliste (également nommée image photoréaliste) est généralement réalisée dans la phase de finalisation (correspondant à l'avant-projet détaillé). Son rôle est de représenter de façon très fidèle les effets lumineux mis en oeuvre en considérant les aspects techniques les plus pointus (implantations, photométrie des luminaires, calculs d'éclairements etc.). Le rendu est géré à l'aide d'algorithmes qui se fondent sur la physique de la lumière, la photométrie des sources d'éclairage, les caractéristiques des matériaux, et de la perception de l'œil humain. La représentation des effets lumineux est réalisée par le logiciel, elle est donc objective si on puis dire ainsi. Une image réaliste fait appel à la modélisation et au rendu 3D. Les images réalistes sont utilisées pour la communication publique du projet. L'image réaliste est coûteuse et n'est toutefois pas justifiée pour tout type de cas. En effet, une image virtuelle ultra-réaliste pourra être dépourvue d'émotion et de sensibilité plastique.

Image réaliste (photoréaliste)
Galerie d'exemples
But Représenter avec réalisme la répartition et les effets de la lumière dans l'espace et sur les volumes.
Représentation Réaliste - Objective
Utilisation du fichier
photométrique
des luminaires
Oui
Principe d'imagerie Image numérique de synthèse
réalisée, tout ou en partie, avec un logiciel de modélisation 3D
(l'espace et l'architecture sont modelés à la main sur logiciel ou numérisés sur site avec scanner 3D),
et/ou un logiciel de calcul d'éclairage (Dialux, Relux...).
Le rendu est technique et généré par un moteur de rendu 3D qui,
par le calcul algorithmique de l'incidence de la lumière, avec les formes, les textures,
produira une image qui ressemblera au mieux à la réalité (telle une photographie).
Technique Logiciel de calcul d'éclairage (Dialux, Relux…)
+/ou logiciel de modélisation 3D
(3Ds Max, Rhinoceros 3D, SolidWorks, VectorWorks, Sketchup, Cinema 4D, AutoCAD 3D...)
+ moteur de rendu (V-Ray, Mental Ray, POV-Ray...)
+ reprise éventuelle sur logiciel d'imagerie numérique (Adobe Photoshop)
   
Image réaliste présentant la mise en lumière du parvis et de la façade de la gare SNCF de Toulon.  
(3D volumétrique + rendu 3D) (crédit visuel : agence Visualimo)
 
Animation lumière en temps réel sur un modèle 3D obtenue à partir d'une numérisation sur site au scanner laser 3D.  
(3D volumétrique par scanner 3D + rendu 3D) (crédit vidéo : Life 3D)
 
Effet d'éclairage sur modélisation 3D obtenue à partir d'une numérisation sur site au scanner laser 3D.  
(3D volumétrique par scanner 3D + rendu 3D) (crédit vidéo : Life 3D)


Généralement, une seule image (ou série d'images) est créée au fil de la phase de conception. Elle le sera bien souvent en phase de définition conceptuelle et évoluera au fil de l'avancement du projet et des changements opérés pour vérifier les modifications d'effets lumineux. Les suivantes — s'il y a nécessité à en produire — seront de plus en plus réalistes.

Pour résumer, l'esquisse et l'image d'intention est destinée à projeter le décideur dans l'univers conceptuel du projet tandis que l'image réaliste aura davantage vocation à lui montrer ce que rendra le projet « en vrai » et plus seulement en terme « d'idée. »

 

DEMAIN

De la vidéo à l'immersion en temps réel

Auparavant statique, l'éclairage devient dynamique, évolutif et interactif. L'image traditionnelle figée trouve ses limites dans la représentation des nouvelles possibilités permises par la lumière. L'avenir de la simulation des ambiances lumières trouve désormais sa place dans la vidéo et l'imagerie en « temps réel. » [1] Elle offre « la capacité de pouvoir travailler dès la conception, de positionner les sources à leur bonne échelle de valeurs et de modifier en temps réel les puissances pour une restitution visuelle. » [2]
Ce type d'imagerie permet d'associer la programmation des scénarios d'éclairages dynamiques à l'imagerie afin de visualiser l'aperçu en temps réel directement sur la 3D, de façon virtuelle, réaliste et dynamique. Le monde de l'événementiel et notamment de la projection vidéo (« façade projection mapping ») utilise déjà ce type d'imagerie.

L'imagerie 3D — notamment si elle est associée à la vidéo — permet de concevoir une imagerie « immersive. » Imaginez-vous déambuler virtuellement dans les rues de votre ville afin de découvrir et vérifier ce à quoi ressemblera son futur éclairage, qu'il soit fixe ou dynamique, que l'on considère qu'il soit 21h ou 4h du matin !

Tour Millenia, Singapour (2012). Simulation d'éclairage en temps réel.  
(3D volumétrique + rendu 3D en temps réel) Survollez l'image. (crédit visuel : agence d3 Technologies)
 
Présentation en imagerie virtuelle d'un concept d'illuminations festives.  
(3D volumétrique + rendu 3D avec configuration vidéo) (crédit vidéo : société Groupe Leblanc Illumination)
 
Luxie est un logiciel de simulation créé par le Groupe Leblanc Illumination.  
Il intègre une ville type modélisée en 3D et comporte une fonction qui permet de travailler avec une image 2D. Ce logiciel permet une navigation immersive qui se fonde sur les principes de la simulation en temps réel. Au format d'une application et simple d'utilisation, il est destiné à être manipulé par qui que ce soit.  
(3D volumétrique + rendu 3D / imagerie 2D, photographie) (crédit vidéo : société Groupe Leblanc Illumination)
 
Bolshoi Ballet, Moscou (2011). Simulation d'éclairage en temps réel.  
(3D volumétrique + rendu 3D en temps réel) (crédit vidéo : agence d3 Technologies)
 
Brooklyn Bridge, Dumbo Arts Festival, New-York (2012). Simulation d'éclairage en temps réel.  
(3D volumétrique + rendu 3D en temps réel) (crédit vidéo : agence d3 Technologies)
 
Visualisation avec application en temps réel de l'éclairage de la Gare de l'Est à Paris.  
(3D volumétrique + rendu 3D en temps réel) (crédit visuel : agence Pixium)


Autre point à considérer : la réalité augmentée. Elle permettra par exemple de visualiser le mobilier d'éclairage à choisir ou la mise en lumière proposée, en temps réel et in-situ face au site à illuminer via une interface informatique spécifique.

Voici un exemple d'application de la réalité augmentée appliquée au choix de luminaires.  
(crédit photo : société Estiluz Iluminación)
 
Livre duquel émerge un monde virtuel en 3D devant un joueur.  
Imaginez les possibilités qu'offre cette nouvelle dimension...
(crédit photo : société Sony)


Qui dit vidéo et nouveaux procédés d'imagerie virtuelle, dit délais de production longs et coûteux bien que le bénéfice puisse être grand. Ils nécessitent des équipements et moyens humains spécifiques. Ces nouvelles méthodes de virtualisation de l'image ne semblent viables que pour les « gros et mégas projets » stratégiques. De ce fait, la majorité des structures de conception sous-traitent cette tâche à des agences spécialisées en la matière.
Une chose est sûre, la collaboration des éclairagistes, concepteurs et artistes avec les métiers du graphisme, de la modélisation, de la simulation et de l'animation numérique semble donc inévitable.

 

En somme, l'imagerie est un élément majeur du projet lumière qui permet du passer de l'abstraction à la réalité. Réaliste ou suggestive, la virtualisation doit et singulière et parfaitement correspondre à l'esprit du projet pour augmenter ses chances de succès. Voilà la clé.

 

 
> Petit lexique
 
Ébauche : premier jet, esquisse indiquant la forme générale, les diverses parties d'un travail, en particulier d'une œuvre artistique ou littéraire. [3]
 
Esquisse : première forme, traitée à grands traits et généralement en dimensions réduites, de l'œuvre projetée. (Ce peut être un dessin, une peinture, un modelage.) [3]
 
Image de synthèse : image artificielle, animée ou non, fabriquée par des moyens optiques, électroniques ou informatiques. [3]
 
Image numérique : l'appellation « image numérique » désigne toute image (dessin, icône, photographie…) acquise, créée, traitée et stockée sous forme binaire [4] (unité de mesure informatique).
 
Infographie : image dont le rendu est obtenu par un logiciel informatique de traitement d'image.
 
Modélisation 3D : la modélisation tridimensionnelle est l'étape en infographie tridimensionnelle qui consiste à créer, dans un logiciel de modélisation 3D, un objet en trois dimensions, par ajout, soustraction et modifications de ses constituants. [4]
 
Moteur de rendu : logiciel ou carte graphique spéciale (matériel) destiné à calculer une ou plusieurs images 3D en y restituant non seulement la projection 3D mais surtout tous les effets d'éclairage (ombres, réflexions, etc.). [4]
 
Rendu : de l'anglais « rendering », produit final dans la production d'une image de synthèse.
 
Rough : Esquisse généralement coloriée à l'aide de feutres marqueurs destinée à représenter une œuvre projetée (produit, espace, graphisme etc.).
 
Simulation : Image destinée à simuler, à représenter de façon réaliste une œuvre projetée (produit, espace, graphisme etc.).
 
 
* Terminologies empruntées à l'architecture et à réadapter à la conception lumière.
[1] Gilles Coutelier, responsable de production 3D chez la société Pixium.
[2] D'après « La virtualisation au service de la lumière » – documentation internet <lien : http://www.citelum.com/fr/article/la-virtualisation-au-service-de-la-lumiere-0> – société Citelum.
[3] Encyclopédie Larousse – 2013.
[3] Encyclopédie collaborative Wikipedia – <lien : http://fr.wikipedia.org/> – définitions 2013.

 

 
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