Conception paramétrique et éclairage naturel en architecture – Synthèse

La fin du projet de veille technologique de cette année scolaire 2013-2014 approchant, il est temps de faire un bilan du travail effectué sur la thématique de la simulation inverse de l’éclairage : détermination des conditions nécessaires (architecture, géométrie, matériaux, …) à partir d’une intention lumineuse (résultat souhaité en terme d’éclairage).

1 – Retour sur les publications

Tout d’abord un rappel des différentes  publications (posts de blog) et de leurs thèmes :

2 – Constats résultants sur la conception inverse de la lumière en architecture

  • L’ensemble de ces publications a permis de dresser un petit état de l’art de la conception inverse en éclairage. Il a ainsi pu être constaté que :
    • le sujet semble intéressant d’un point de vue commercial :
      • de nombreux articles mentionnent l’intérêt et le besoin des architectes  d’un tel logiciel de conception architecturale inverse à partir de la lumière
      • un brevet a été déposé pour protéger une méthode logicielle de calcul inverse de l’éclairage (cf. publication 3)
    • les méthodes peuvent et vont surement encore évoluées :
      • comme tout problème inverse
        • les calculs sont lourds
        • la géométrie de l’espace change les équations et les facteurs de calculs
        • l’espace des solutions possibles est conséquent
      • à cela s’ajoute  la complexité inhérente à la simulation de la lumière :
        • nombreux paramètres à prendre en compte (ouvertures, matériaux, géométrie, …)
        • nombreuses interactions de la lumière avec son environnement : intereflexions par exemple (cf. publication 4)
      • il convient donc de trouver des stratégies de résolution approchée performantes, par améliorations successives (cf. publication 5)
    • les logiciels de simulation inverse ne sont pas encore sur le marché :
      • des prototypes de logiciels de conception inverse de l’éclairage ont été mis au point dans le cadre de la recherche mais non commercialisés. Ce sans doute pour plusieurs raisons :
        • temps de calcul long, non propice à une itération de plusieurs tentatives de conception pour un architecte
        • non applicables à des cas réels d’utilisation (architecture complexe d’un bâtiment et non pas une architecture simplifiée telle qu’un cube)
        • interface utilisateur de recherche, non adaptée à un public d’architectes
      • il est à noter que les logiciels de simulation inverse de l’éclairage feront sans doute leur apparition en tant qu’option supplémentaire de conception dans un logiciel classique de simulation directe de la lumière
    • l’activité de recherche sur la conception inverse de la lumière en architecture reste encore limitée à une petite équipe de recherche du CERMA et quelques collègues chercheurs internationaux, ce qui restreint beaucoup actuellement l’amplitude des résultats que l’on peut obtenir en effectuant des recherches sur le sujet

3 – Retour sur les sources

Beaucoup de documents ont été cités au cours des différentes publications sur le blog. Nous tenons ici à dresser une liste synthétique des références majeures ayant été utilisées au cours de cette veille technologique :

a – Fonctionnement des logiciels de simulation de lumière

L’étude est centrée sur le logiciel Dialux.

[1]Manuel DIALux (DIALux Manual), Version 4.9, 2011 http://www.dial.de/DIAL/fr/home.html?no_cache=1

[2] Présentions de l’interface du logiciel http://blog.lightingvanguard.com/2012/04/new-dialux-evo-review-with-screenshoots.html

[3] La simulation numérique de l’éclairage, mode de fonctionnement des logiciels de simulation, thèse de Fawaz Maamari 2004 http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0016/these.pdf

b – Inter-réflexion dans le problème de calcul d’éclairage

[4] ‘On the dualité of forward and inverse light transport’ http://vision.ucsd.edu/~manu/pdf/pami_invlt.pdf

[5] La simulation numérique de l’éclairage, limites et potentialités.  http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0016/these.pdf

c – Méthodes de simulation inverse d’éclairage

[11]Transférante pré calculée de radiance pour la conception d’éclairage en temps réel, 03/01/2013, Publication dans le cadre du projet de veille technologique 2012-2013 http://veille-techno.blogs.ec-nantes.fr/index.php/2013/02/03/transference-precalcule-de-radiance-pour-la-conception-declairage-en-temps-reel/

[12]Simulation inverse de l’éclairage naturel : les algorithmes génétiques, 06/01/2012, Publication dans le cadre du projet de veille technologique 2011-2012, http://veille-techno.blogs.ec-nantes.fr/index.php/2012/01/06/algorithmes-genetiques/

[7] Inverse lighting design for interior buildings integrating natural and artificial sources, Eduardo Fernandez, Gonzalo Besuievsky, 16 septembre 2012, Computers and Graphics
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0097849312001550

[8] Efficient inverse lighting: a statistical approach, Eduardo Fernandez, Gonzalo Besuievsky, 17 septembre 2013, Automation in Construction
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926580513001532

[9] Improving the low rand radiosity method using sparse matrix, Eduardo Fernández, Pablo Ezzatti y Sergio Nesmachnow, 2012 http://www.cimec.org.ar/ojs/index.php/mc/article/viewFile/3507/3422 -

d – Logiciels de simulation éclairage inverse

[6] SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING AND DESIGNING AN ARCHITECTURAL STRUCTURE USING PARAMETRIC ANALYSIS, Sefaira Inc, 08/2013 (brevet) http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?CC=WO&NR=2013119389A1&KC=A1&FT=D&ND=3&date=20130815&DB=EPODOC&locale=fr_FR

[10] Lumière naturelle en phase de conception, quels outils/méthodes pour l’architecte, Gallas Mohamed Anis, 2009, Mémoire de Master,  http://meurthe.crai.archi.fr/media/pdf/memoiregallas.pdf (programmes prototypes de simulation d’éclairage inverse)

4 – Annonce du plan du rapport final

Le rapport synthétisant les recherches menées au cours de ces publications de blog sera organisé de la façon suivante :

    • Introduction :
      • mise en relation du problème de calcul d’éclairage inverse et du calcul classique d’éclairage
      • difficultés du problème classique transférable au problème inverse
      • Principe générale de la méthode inverse de simulation de la lumière
    • Présentation des différentes méthodes inverse de conception lumineuse
      • Liste
      • Détail des nouveautés 2013-2014
    • Mise en lumière des différents logiciels de simulation lumineuse inverse
    • Recommandations pour de futures recherches (mots clés)
    • Conclusion sur les apports de cette veille technologique
    • (Références bibliographiques (principales et secondaires) Lexique, Table des figures)

Auteurs : KHLIF Wafa et POUCHOULIN Audrey
Sous l’encadrement de Vincent Tourre.

Licence: Licence Creative Commons
“Projet de veille technologique 2013 – Conception paramétriqe et éclairage naturel en architecture” est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons – Pas d’Utilisation Commerciale – Partage dans les Mêmes Conditions 3.0 non transposé par KHLIF Wafa et POUCHOULIN Audrey

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