Etude comparative de la perception d’ambiances lumineuses en milieu réel et en milieu virtuel -

Charton, Virgile

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Extrait

Chapitre III.
Evaluation de six ambiances lumineuses en milieu réel






III.1. Introduction

Comme nous l’avons expliqué dans l’introduction générale, l’objectif de notre recherche
est de tester l’hypothèse d’équivalence perceptive entre des ambiances lumineuses vues
en milieu réel et en milieu virtuel. La première étape de ce travail consiste à évaluer la
perception de différentes ambiances en milieu réel. Les résultats produits par cette phase
expérimentale seront ensuite confrontés à ceux que nous obtiendrons en milieu virtuel, à
la fois sur la base de photographies numériques (cf. chapitre IV) et sur la base d’images
de synthèse (cf. chapitre V).

III.2. Méthode

III.2.1. Sujets

Les sujets (12 femmes et 28 hommes ont été recrutés par messagerie électronique parmi
les élèves de l’ ENTPE. Tous ces sujets ont déclaré avoir une vision normale ou corrigée à
la normale. Ils étaient remerciés de leur participation par (45 min) par un bon d’achat
d’une valeur de 100 francs.

III.2.2. Dispositif

Le protocole de comparaison par paire que nous avons choisi d’utiliser implique que le
sujet puisse voir simultanément les deux stimuli. La configuration particulière des
bureaux expérimentaux de l’ENTPE était parfaitement adaptée à ce type de tâche. En
effet, les « cellules jumelles » sont composées de deux espaces de travail strictement
identiques séparés par une cloison. En passant d’une cellule à l’autre, le sujet pouvait
évaluer deux ambiances différentes.
Chapitre III. Evaluation de six ambiances lumineuses en milieu réel 87Par ailleurs, ce dispositif expérimental était équipé d’outils de contrôle et de mesure de
l’éclairage utiles pour notre étude. Un description complète des « cellules-jumelles » est
donnée ci-dessous.

III.2.2.1. Les « cellules-jumelles »

Les bureaux expérimentaux de l’ENTPE ont été construits en 1996 par Vincent Berruto
(Berruto, 1996), afin d’observer le comportement de modulation de l’éclairage artificiel
de sujets soumis à différentes conditions d’éclairage naturel (Berruto, 1998a, 1998b).
Plus récemment, des études y ont été menées afin de tester les interactions entre
ambiances lumineuses et thermiques (Laurentin, 2000, 2001).
Les deux bureaux expérimentaux (« cellules jumelles ») sont strictement identiques et
composés de trois postes de travail situés respectivement à une distance proche,
intermédiaire et éloignée de la fenêtre (fig.III.1a et fig.III.1b)


figure III.1a : Vue de l’intérieur des « cellules figure III.1b : Vue de l’extérieur
jumelles » de l’ENTPE


Chaque poste dispose d’un éclairage artificiel localisé pouvant être gradué. L’éclairage
artificiel pour chaque poste de travail se compose de deux plafonniers attenants et de
deux asymétriques ou « lèche-murs ». Ces luminaires sont équipés de lampes
fluorescentes compactes 55 W, dont la température de couleur est de 4000 K et l’indice
de rendu de couleur (IRC) de 85. L’entrée de lumière naturelle peut-être contrôlée par
des stores vénitiens placés dans le double vitrage. L’implantation des luminaires et des
stores est détaillée sur la figure III.2.

Chapitre III. Evaluation de six ambiances lumineuses en milieu réel 88

Figure III.2 : Plan des cellules jumelles avec l’implantation des luminaires et des commandes de
stores et de luminaires (vue de dessus)

Les dimensions de chaque pièce expérimentale sont de 2.3 mètres de large, 6.7 mètres
de long et 2.5 mètres de haut. Elles sont composées chacune d'un double vitrage
transparent sur le mur est. Les murs sont de couleur beige, de finition mate et de taux
de réflexion 81%. Le plafond est composé de plaques de fibres blanches au pouvoir de
réflexion de 80%. Le sol est recouvert d'une peinture bleue à finition mate et de réflexion
39%. Le plan de travail est un bureau de couleur bois marron vernis, de réflexion 40%.
Les dimensions des pièces sont explicitées dans la coupe et le plan, figure IV, et les
caractéristiques des pièces (couleur et texture des murs, du plafond, du sol, des bureaux,
coefficient de réflexion, …) sont présentées en annexe I.



Chapitre III. Evaluation de six ambiances lumineuses en milieu réel 89Ö
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Figure III.3 : Plan et coupe des cellules jumelles de l’ENTPE

A l’extérieur des « cellules jumelles », un ordinateur PC équipé d’un processeur Intel®
Pentium® III cadencé à 400 Mhz et d’une carte d’acquisition National Instrument® AT-
MIO 16, remplit plusieurs fonctions :
Acquisition de données d’éclairement en différents point du local expérimental par le
biais de capteurs photométriques Li-Cor® générant un courant proportionnel au niveau
d’éclairement.
Contrôle de l’intensité lumineuse fournie par chaque source de lumière artificielle.
Maîtrise de l’entrée de lumière naturelle par le contrôle des stores vénitiens.
Enregistrement des niveaux d’éclairage choisi par les occupants par le biais de
potentiomètres.
Un schéma de l’installation du matériel d’acquisition et de contrôle est présenté figure V,
et les caractéristiques du matériel utilisé sont présentées en annexe I.



Figure III.4 : Plan des cellules jumelles avec l’installation du matériel d’acquisition (vue
de dessus)

Chapitre III. Evaluation de six ambiances lumineuses en milieu réel 90Le PC est équipé du logiciel de programmation graphique Labview® qui permet de gérer
les enregistrements de données photométriques et de planifier la présentation des
stimuli. Nous détaillons plus loin les différentes ambiances que les sujets ont eu à
évaluer. Notons simplement que ces ambiances étaient au nombre (n) de 6, soit n(n-1)/2
= 15 paires d’ambiances. Chacune de ces paires était désignée dans le programme par
un numéro de 1 à 15. L’expérimentateur pouvait choisir la paire d’ambiances à présenter
dans les « cellules jumelles », en cliquant sur la boite de dialogue lui correspondant. Le
programme a été conçu de manière à ce que chaque ambiance soit présentée autant de
fois dans la cellule gauche que dans la cellule droite, afin d’éviter un éventuel effet de
« préférence » d’une cellule par rapport à l’autre. La table III.1 montre comment chaque
paire est constituée.
Les « cellules jumelles » sont également équipées d’appareils de mesure et de contrôle
thermique. Nous ne détaillerons pas ce dispositif. Notons tout de même que durant nos
expériences, la température était maintenue constante à 22° correspondant à la
température de confort moyenne (Bourasset, 1995).

Cellule de gauche Cellule de droite
Paire n° 1 Ambiance 2 Ambiance 1
Paire n° 2 Ambiance 1 Ambiance 3
Paire n° 3
Paire n° 4 Ambiance 4
Paire n° 5 Ambiance 4 Ambiance 2
Paire n° 6 Ambiance 3
Paire n° 7 Ambiance 1 Ambiance 5
Paire n° 8 Ambiance 5 Ambiance 2
Paire n° 9 Ambiance 3
Paire n° 10 Ambiance 4
Paire n° 11 Ambiance 6 Ambiance 1
Paire n° 12 Ambiance 2 Ambiance 6
Paire n° 13 Ambiance 3
Paire n° 14 Ambiance 4
Paire n° 15 Ambiance 6 Ambiance 5

Table III.1 - Description de chaque paire d’ambiances programmées.


III.2.2.2. Les variables indépendantes : 6 ambiances lumineuses

Les ambiances que nous avons choisi de présenter ont été construites en fonction de
plusieurs contraintes.





Chapitre III. Evaluation de six ambiances lumineuses en milieu réel 91Ö
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Seules les sources de lumière artificielle étaient autorisées. En effet, l’entrée de
lumière naturelle présente deux inconvénients majeurs pour notre recherche. D’une part,
il est impossible de la contrôler précisément : d’une seconde à l’autre la quantité de
lumière entrant peut-être considérablement modifiée par le passage d’un nuage. D’autre
part, la présence d’une source de lumière verticale (fenêtre) pose des problèmes
important pour la prise de photograp