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Ce mémoire d’Habilitation à Diriger des Recherches définit un domaine d’étude intitulé « l’optique de l’apparence visuelle ». Il s’agit, pour un objet donné, de mesurer la lumière réfléchie ou transmise par cet objet, d’associer ces mesures radiométriques à l’apparence visuelle de l’objet, et enfin de développer des modèles de prédiction de l’apparence visuelle en connaissant (ou en estimant) les propriétés optiques et les structures à l’échelle nano ou micrométrique des constituants de l’objet. Ce champ de recherche est amené à se développer tant le besoin de quantifier l’aspect visuel devient essentiel pour de nombreuses applications (études sur les œuvres d’art, impression, cosmétique, synthèse d’images, etc.) et pour la vente de n’importe quel produit manufacturé : voiture, ordinateur, vêtement, nourriture, packaging, etc. Pour cela, plusieurs challenges sont à relever : développer des collaborations entre chercheurs de disciplines différentes, définir une nouvelle métrologie de l’apparence visuelle, créer des outils pour exploiter les données mesurées, et adapter les systèmes de mesure et les modèles de prédiction de l’apparence aux nouveaux matériaux (matériaux à effet, matériaux X-chromes, impression 3D, etc.).

Ce mémoire d’Habilitation à Diriger des Recherches définit un domaine d’étude intitulé « l’optique de l’apparence visuelle ». Il s’agit, pour un objet donné, de mesurer la lumière réfléchie ou transmise par cet objet, d’associer ces mesures radiométriques à l’apparence visuelle de l’objet, et enfin de développer des modèles de prédiction de l’apparence visuelle en connaissant (ou en estimant) les propriétés optiques et les structures à l’échelle nano ou micrométrique des constituants de l’objet. Ce champ de recherche est amené à se développer tant le besoin de quantifier l’aspect visuel devient essentiel pour de nombreuses applications (études sur les œuvres d’art, impression, cosmétique, synthèse d’images, etc.) et pour la vente de n’importe quel produit manufacturé : voiture, ordinateur, vêtement, nourriture, packaging, etc. Pour cela, plusieurs challenges sont à relever : développer des collaborations entre chercheurs de disciplines différentes, définir une nouvelle métrologie de l’apparence visuelle, créer des outils pour exploiter les données mesurées, et adapter les systèmes de mesure et les modèles de prédiction de l’apparence aux nouveaux matériaux (matériaux à effet, matériaux X-chromes, impression 3D, etc.).

Laying between computer graphics and physics, the rendering of physically based images is a domain that attempt to create images by simulating the optical behaviour of materials interacting with light (either natural or not). There are several applications : virtual restoration of cultural heritage artefacts, simulation of optical effects, industrial rendering for design and even computer-aided design of colour. This thesis presents the works realised within Virtuelium project framework, a physically based rendering software. The fourth version was developed during this thesis. Here will be presented the principles and methodologies involved for the measurements and the validation of the obtained results. We present also several works that have been done during that thesis using Virtuelium: from virtual restoration to bio-photonics, including an overview of iridescent pigments rendered for an industrial purpose., Placé à la frontière entre l'informatique graphique et la physique, le rendu d'image physiquement réaliste est un domaine qui tente de créer des images en simulant le comportement optique des matériaux. Les applications sont multiples : restauration virtuelle d'oeuvre du patrimoine, simulation d'effets optiques, rendu industriel pour la conception, voire même, conception assistée par ordinateur de la couleur. Cette thèse présente les travaux réalisés au cours du projet Virtuelium, un logiciel de rendu d'image physiquement réaliste dont la quatrième version a été développée dans le cadre de cette thèse. Elle en présente les principes et méthodologies utilisés pour les mesures et la validation des résultats. Nous présentons aussi plusieurs travaux réalisés durant cette thèse avec cet outil : de la restauration virtuelle à la bio-photonique sans oublier un aperçu de rendu de "matériaux à effet", pour des applications industrielles (peintures, encres, cosmétiques, etc.).

Laying between computer graphics and physics, the rendering of physically based images is a domain that attempt to create images by simulating the optical behaviour of materials interacting with light (either natural or not). There are several applications : virtual restoration of cultural heritage artefacts, simulation of optical effects, industrial rendering for design and even computer-aided design of colour. This thesis presents the works realised within Virtuelium project framework, a physically based rendering software. The fourth version was developed during this thesis. Here will be presented the principles and methodologies involved for the measurements and the validation of the obtained results. We present also several works that have been done during that thesis using Virtuelium: from virtual restoration to bio-photonics, including an overview of iridescent pigments rendered for an industrial purpose., Placé à la frontière entre l'informatique graphique et la physique, le rendu d'image physiquement réaliste est un domaine qui tente de créer des images en simulant le comportement optique des matériaux. Les applications sont multiples : restauration virtuelle d'oeuvre du patrimoine, simulation d'effets optiques, rendu industriel pour la conception, voire même, conception assistée par ordinateur de la couleur. Cette thèse présente les travaux réalisés au cours du projet Virtuelium, un logiciel de rendu d'image physiquement réaliste dont la quatrième version a été développée dans le cadre de cette thèse. Elle en présente les principes et méthodologies utilisés pour les mesures et la validation des résultats. Nous présentons aussi plusieurs travaux réalisés durant cette thèse avec cet outil : de la restauration virtuelle à la bio-photonique sans oublier un aperçu de rendu de "matériaux à effet", pour des applications industrielles (peintures, encres, cosmétiques, etc.).