Le but de la thèse était de doter la métrologie française d’un instrument de référence dédié à la caractérisation métrologique des propriétés réflectives des objets qui, du point de vue de l’apparence, sont à l’origine des sensations de couleur, de brillant, de texture, de translucidité, etc. Il s’agissait de concevoir, réaliser et mettre au point un dispositif de mesure de la fonction de distribution bidirectionnelle du coefficient de luminance d’une surface plane (BRDF). La BRDF est la grandeur physique qui caractérise intégralement la réflexion lumineuse à la surface d’un matériau. En cela, sa mesure s’inscrit comme un outil indispensable pour la mesure de l’apparence car elle permet de connaître en détail le signal qui entre dans l’œil. Certaines surfaces présentent une apparence pigmentée, métallisée, nacrée ou encore interférentielle, ces surfaces, dites « goniochromatiques », ont la capacité de changer d’apparence en fonction de l’angle d’observation. Pour les caractériser, il est impératif d’effectuer une mesure de BRDF sous plusieurs conditions d’observation et d’illumination. L’outil de mesure de la BRDF est un gonioréflectomètre, dédié à des mesures dans le domaine spectral UV – Visible (250 nm – 900 nm). Le montage expérimental consiste en deux lignes distinctes. La première, appelée voie spectrale, est dédiée à l’étude de la couleur. Elle est constituée d’une illumination fixe, assurée par une lampe à décharge de xénon filtrée par un monochromateur puis focalisée sur la surface étudiée. La détection mobile, est assurée par un système optique constitué de lentilles et de miroirs qui servent à renvoyer la lumière réfléchie par la surface sur la photodiode. La deuxième ligne, appelée voie spatiale, est dédiée à l’étude du brillant. Elle requiert une résolution angulaire qui égale l’acuité visuelle de l’œil humain (0,03°) ; cette partie apporte toute l’originalité de l’instrument. Sur cette voie, la détection est fixe et est basée sur la combinaison d’une optique de Fourier et d’une caméra CCD (512×512 pixels). L’illumination est mobile et est assurée par une lampe incandescente à filament de tungstène collimatée sur l’échantillon. Les deux lignes partagent un robot porte-échantillon qui offre six dégrées de liberté et qui sert à reproduire toutes les directions d’illumination et d’observation au-dessus de l’échantillon.

Consultez l'intégralité de la thèse

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01292622/document

Couleur, Brillant, BRDF, Goniochromatisme, Pic spéculaire.

En 1998, je pousse la porte du laboratoire de photobiologie au Muséum d’Histoire Naturelle pour y réaliser mon stage de DEA. Je suis alors loin de me douter que ce couloir rectiligne que j’ai devant les yeux est ma trajectoire de chercheur. J’ai eu la chance d’apprendre au contact des maîtres. Françoise Viénot pour la psychophysique et la vision. Jean Bastie pour la photométrie et la manipulation des références primaires. Maria Nadal pour la goniospectrophotométrie. Tous les trois enfin, pour leur rigueur scientifique et métrologique, la passion et le partage.

J’ai eu à nouveau de la chance quand les étoiles se sont alignées et que j’ai décroché un poste de permanent au CNAM, et une quasi carte blanche de la part de la direction de la métrologie française pour développer mon projet de mesure de l’apparence. Dans ce contexte confortable, j’ai pu donner corps à mes idées et commencer à creuser mon sillon. Quel est-il ?

C’est le même depuis le début de l’histoire. De toute façon, les métrologues n’aiment pas beaucoup les déviations. Je mesure le brillant depuis 15 ans. A l’oeil, avec un glossmètre ou à l’aide du goniospectrophotomètre que j’ai pensé, monté, démonté, remonté. Je mesure des BRDF. Je trace des pics spéculaires, des petits des gros des minces des beaux.

Et demain ? Je mesurerai toujours le brillant, mieux qu’aujourd’hui. Je démarrerai le chantier de la mesure de la translucidité. J’apporterai ma contribution à la quête de la mesure de l’apparence totale et à la compréhension du fonctionnement du système visuel. En tant qu’acteur de cette recherche d’abord. En tant que pourvoyeur de mesures bidirectionnelles ensuite, pour les chercheurs qui en ont besoin. En tant qu’animateur de cette communauté enfin, en faisant des propositions de projet, en formant des chercheurs, en participant au travail normatif et en assurant le lien entre recherche et industrie.

Ce document relate les grandes étapes de ma progression en tant qu’enseignant chercheur de 1998 à 2018. Il contient également mon programme de recherche pour 2018 – 2025.

Métrologie de l’apparence, Brillant visuel, Translucidité, Réflectivité bidirectionnelle BRDF, Goniospectrophotométrie, ConDOR, Photométrie.

L’impression 2.5D est une technologie à mi-chemin entre l’impression couleur traditionnelle, à laquelle elle emprunte son procédé et la qualité de reproduction des couleurs, et l’impression 3D qui crée des reliefs et des formes. Par ses qualités visuelles, elle pourrait permettre la reproduction réaliste de multiples surfaces, mais un frein s’oppose à cette perspective : les encres brillent. En modulant la rugosité des surfaces imprimées à l'échelle du micromètre, en fréquence et en amplitude, nous avons réussi à réduire et contrôler le brillant des encres. Des stratégies d'impression différentes ont été proposées et étudiées pour diminuer l’effet scintillant et permettre l’impression d’une couche couleur mate : la création d'un espace à cinq dimensions dans lequel le brillant et la couleur sont modélisés aboutit à l'uniformisation des niveaux de brillant colorés. Les protocoles d'impression développés ont ensuite été appliqués à des cas concrets issus de la conservation – restauration du patrimoine. Plusieurs exemples distincts sont présentés, qui abordent un point particulier sur lequel l’impression 2.5D est pertinente : comblement de lacune, création de répliques réalistes, intérêt de l'aspect visuel mat pour la lisibilité des œuvres.

Consultez l'intégralité de la thèse :

TEL : 2018CNAM1204

Réduction du brillant, Impression 2.5D en couleur avec encres, Optimisation de la couleur mate, Mesure de l'apparence visuelle, Rugosité à micro-Échelle, Restauration du patrimoine, Surfaces mates, Scintillement, Acquisition 3D, BRDF.

Le brillant est un attribut de l'apparence visuelle. Il s'agit d'une construction du système visuel, basée sur le signal optique en provenance d’une surface et capté par l'œil. Les développements récents en spectrophotométrie fondamentale ont produit des instruments à même de mesurer la réflexion lumineuse avec une acuité égale à celle du système visuel humain. Une description transverse, visuelle et optique, d'un même ensemble d'échantillons est maintenant possible. Dans ce travail, nous construisons via des procédés sol-gel une échelle de brillant métrologique multivariée en termes de topologie de surface, indice de réfraction, teinte et niveaux de brillant. Cette échelle est caractérisée par la suite en rugosité, en indice de brillant spéculaire et en BRDF. Nous présentons les techniques de mesure et les corrections employées sur ConDOR, notre goniospectrophotomètre dédié à la mesure haute résolution du pic spéculaire. Au terme de cette étude, l'instrument présente une résolution angulaire de 0,014°, la meilleure résolution atteinte à ce jour, deux fois inférieure à celle du système visuel humain. La dynamique est de 6,5 décades. ConDOR est employé pour mesurer les BRDF de plusieurs échantillons brillants issus de différentes échelles. Elles sont étudiées et les discutées. Un premier lien entre rugosité et BRDF est esquissé. Nous étudions finalement en nous basant sur une échelle de référence de brillant, deux aspects de sa perception : l’effet d'un changement d'angle solide d'illumination et l’effet du réalisme de l'environnement d'observation. Nos résultats montrent que le système visuel est plus sensible aux variations de brillant dans des conditions d'observations réalistes, tant en matière d'éclairage que d'environnement. L’effet est particulièrement prononcé pour les échantillons mats. Les conditions moins réalistes ou moins naturelles peuvent mener les observateurs à la confusion.

Consultez l'intégralité de la thèse :

TEL : 2017CNAM1133

Brillant visuel, Réflectivité bidirectionnelle BRDF,  Echelles psychométriques, Sol-Ge, Goniospectrophotométrie, ConDOR, Photométrie.

GHAZI-BELLOUATI A., RAZET A., BASTIE J. et HIMBERT M.E., « Référence radiométrique pour les mesures de faible flux par conversion paramétrique », Revue Française de Métrologie, 1, 2005, 27-33.

GHAZI-BELLOUATI A., RAZET A., BASTIE J., HIMBERT M.E., DEGIOVANNI I.P., CASTELLETTO S. et RASTELLO M.L., “Radiometric reference for weak radiations: comparison of methods”, Metrologia, 42, 2005, 271-277.

MELLOUKI I., TOUAYAR O., KTARI T., BASTIE J. et YACOUBI N., “A method for calibrating of a trap pyroelectric detector in the UV domain”, Sensors and actuators, A120, 2005, 437-440.

PALAVICINI C., JAOUËN Y, DEBARGE G., KERRINCKX E., QUIQUEMPOIS Y., DOUAY M., LEPERS C., OBATON A.-F. et MELIN G., “Phase-sensitive optical low-coherence reflectometry technique applied to the characterization of photonic crystal fiber properties”, Optics letters, 30, n° 4, 2005, 361-363.

TOUAYAR O., SIFI N., KTARI T. et BASTIE J., “Experimental evaluation of a pyroelectric detector linearity used for pulsed laser energy absolute measurement”, Sensors and actuators, A120, 2005, 482-489.

TRAVIS J.C., CAMPOS ACOSTA J.C., ANDOR G., BASTIE J., BLATTNER P., CHUNNILALL C.J., CROSSON S.C., DUEWER D.L., EARLY E.A., HENGSTBERGER F., KIM C-S., LIEDQUIST L., MANOOCHERI F., MERCADER F., MONARD L.A.G., MITO A., NILSSON S., NOËL M., CORRÓNS RODRIGUEZ A., RUIZ A., SCHIRMACHER A., SMITH M.V., VALENCIA G., VAN TONDER N. et ZWINKELS J., “Intrinsic Wavelength Standard Absorption Bands in Holmium Oxide Solution for UV/visible Molecular Absorption Spectrophotometry”, J. Phys. Chem. Ref. Data, 34, 1, 2005.

BASTIE J., “Photometric measurements at the CNAM-INM”, International Lighting Congress, León, Espagne, 18-20 mai 2005.

JAOUËN Y., PALAVICINI C., OBATON A.-F., MOREAU C. et SILLARD P., “Direct chromatic dispersion determination of higher-order mode fibers using OLCR technique”, Conference on Lasers and Electro-Optics / Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS), Baltimore, Etats-Unis d’Amérique, 22-27 mai 2005.

OBATON A.-F., LIÈVRE M. et DUBARD J., “Phase-sensitive optical low coherent reflectometer: a metrology tool to characterize short optical fiber components”, Conference on Lasers and Electro-Optics European Quantum Electronics Conference (CLEO/EQEC), Munich, Allemagne, 473, 12-17 juin 2005.

OBATON A-F., MOREL J. GAMBON A. et LIEVRE M., « Comparaison de réflectomètres à faible longueur de cohérence et application à la caractérisation de composants à fibres optiques », 12^e Congrès international de métrologie, Lyon, France, 20-23 juin 2005.

OBEIN G., BOUSQUET R. et NADAL M., “New NIST reference goniospectrometer”, Optical Diagnostics, Proceedings of SPIE, Vol. 5880, San Diego, Etats-Unis d’Amérique, T1-T10, 31 juillet – 4 août 2005.

NADAL M., BOUSQUET R. et OBEIN G., “NIST reference colorimeter”, 10^th Congress of the International Colour Association, 2005, Grenade, Espagne, AIC Colour 05 Proceedings, 701-704.

DUBARD J. et TÉTU B., “Multimode fibre: spectral attenuation measurement error due to stray light in single-monochromator based measuring systems”, OFMC 2005, Teddington, Royaume-Uni, septembre 2005.

COUTIN J-M, CHANDOUL F. et BASTIE J., “Characterization of new trap detectors as transfer standards”, 9^th International Conference on New Developments and Applications in Optical Radiometry (Newrad), Davos, Suisse, 43-44, 17-19 octobre 2005.

DUBARD J., FILTZ J.-R., VALIN T. et LIÈVRE M., “Infrared Radiometry at LNE: Characterization of a pyroelectric detector used for relative spectral responsivity measurement”, 9^th International Conference on New Developments and Applications in Optical Radiometry (Newrad), Davos, Suisse, 17-19 octobre 2005.

DURANTEL F., ROBBES D., GUILLET B. et BASTIE J., “Non selective thermal detector for low power measurements”, 9^th International Conference on New Developments and Applications in Optical Radiometry (Newrad), Davos, Suisse, 221-222, 17-19 octobre 2005.

LIÈVRE M., LÉPY M-C., ROUGIÉ B., FILTZ J-R, BASTIE J., IDIR M., MORENO T. et MERCEDE P., “The metrology line on SOLEIL synchrotron facility”, 9^th International Conference on New Developments and Applications in Optical Radiometry (Newrad), Davos, Suisse, 37-38, 17-19 octobre 2005.

SIMIONESCU M., SEUCAN A., BASTIE J. et STEPNIK A., “New photometric standard development at NIM-Romania”, 9^th International Conference on New Developments and Applications in Optical Radiometry (Newrad), Davos, Suisse, 317-318, 17-19 octobre 2005.

SIMIONESCU M., SEUCAN A. et ROUGIÉ B., “Distribution temperature scale realisation at NIM-Romania”, 9^th International Conference on New Developments and Applications in Optical Radiometry (Newrad), Davos, Suisse, 319-320, 17-19 octobre 2005.

COUTIN J-M, CHANDOUL F. et BASTIE J., “GaAsP trap detector for UV measurement”, 6^th Workshop on Ultraviolet radiation measurements, Davos, Suisse, 10-12, 20-21 octobre 2005.

GHAZI A., RAZET A., BASTIE J. et HIMBERT M.E., « Nouvelle méthode d’étalonnage de détecteurs mesurant de faibles flux lumineux basée sur la conversion paramétrique dans les cristaux », Colloque international francophone CMOI (Contrôles et Mesures Optiques pour l’Industrie), Marseille, France, novembre 2005.

GABET R., CLEMENT K., MELIN G., OBATON A-F., BUROV E. et JAOUEN Y., « Caractérisation modale de fibres microstructurées par réflectométrie à faible longueur de cohérence », JNOG'05, Chambéry, France, 2005.

FSAIFES I., LEPERS C., OBATON A.-F. et GALLION P., “DS-OCDMA Encoder/Decoder Performance Analysis using Optical Low Coherence Reflectometry”, J. Ligthwave Technol., 24, 8, 2006, 3121-28.

GHAZI-BELLOUATI A., RAZET A., BASTIE J. et HIMBERT M.E., “Detector calibration at INM using a correlated photons source”, Eur. Phys. J. Appl. Phys, 35, 2006, 211-216.

HAMEL P., GABET R., OBATON A.-F., BUROV E., MELIN G. et JAOUËN Y., « Mesure de la dispersion chromatique de fibres micro-structurées par réflectométrie à faible cohérence », Revue française de métrologie, 8, 2006, 3-11.

OBATON A.-F., PALAVICINI C., JAOUËN Y., KERRINCKX E., QUIQUEMPOIS Y. et LIÈVRE M., “Characterization of fiber Bragg gratings by phase-sensitive optical low coherence reflectometry”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurements, 55, 5, 2006, 1696-1703.

RAZET A. et BASTIE J., “Uncertainty evaluation in non-contact aperture area measurements”, Metrologia, 43, 2006, 361-366.

RAZET A., HOUSSIN O. et BASTIE J., “A determination of Planck’s constant from radiometric measurements”, Metrologia, 43, 2006, 367-370.

ROUGIE B. et BASTIE J., « Réalisation de la référence d’éclairement à l’Institut national de métrologie », Revue française de métrologie, 5, 2006, 31-40.

TOUAYAR O., MELLOUKI I., BEN ACHOUR Z., SIFI N., YACOUBI N. et BASTIE J., “Indirect comparison of the absolute LMR-Tunisia trap pyroelectric detector with the INM- France cryogenic absolute radiometer at 632.8 nm”, Sensors and actuators A, 132, 2006, 567-571.

VIALE P., FÉVRIER S., LEPROUX P., JAOUEN Y. et OBATON A.-F., “Modal properties of solid-core photonic bandgap fibers”, Photonics and Nanostructures;Fundamentals and Applications, 4, 2006, 116-122.

OBEIN G., « La mesure des attributs visuels de l’apparence au travers d’un exemple : le brillant », Séminaire CNAM, Pole de recherche Electronique, Systèmes Physiques, Métrologie, 17 mars 2006.

RAZET A., “Les bases de l’analyse spectrale”, 13^es journées de la SFIMAR, Poitiers, France, 19-20 mai 2006.

SIMIONESCU M., SEUCAN A., BASTIE J. et ROUGIE B., “Candela realization at NIM Romania ; uncertainty estimation”, 2^nd CIE Expert symposium on Measurement Uncertainty, Braunschweig, Allemagne, publication CIE x029:2006, ISBN 3 981100 21 4 8, 12-13 juin 2006.

RAZET A., « Comment mesure-t-on dans le domaine scientifique et technique ? », Université d’Eté 2006 du Havre ; Racines et héritages, facteurs d’identité européenne : normes et mesures, Le Havre, France, 3-7 juillet 2006.

ENOUF O., DUBARD J., FILTZ J.-R. et LIÈVRE M., “Development of a gloss measurement set-up for low gloss standard”, CIE Expert Symposium: Visual Appearance, Paris, France, 19-20 octobre 2006.

OBEIN, G. et VIENOT, F., “Modelling the BRDF of a series of matt to glossy black samples”, CIE Expert symposium on visual appearance, Paris, France, 19-20 octobre 2006.

COUTIN J.-M., CHANDOUL F. et BASTIE J., “GaAsP trap detector for UV measurement”, UV News, The official newsletter of the Thematic Network for Ultraviolet Measurements, 8, 2006, 39-40, 6^e workshop, Davos, Suisse, 20-21 octobre 2005.

BASTIE J., “Photobiological quantities”, Séminaire CENAM - CCPR, Querétaro, Mexique, 24 octobre 2006.

BASTIE J. et GONZALES GALVAN L.P., “Radiometric and photometric measurements at the LNE-INM/CNAM”, Symposium of metrology, Mexico, Mexique, 25-27 octobre 2006.

DUBARD J., KOSMALSKI S., CHRISTIAENS F. et FILTZ J.-R., « Développement au LNE de moyens de caractérisation des simulateurs solaires ultraviolet utilisés pour la détermination des facteurs de protection solaire (SPF) en cosmétique » Colloque international CMOI, Mulhouse, France, 20-24 novembre 2006.

BASTIE J., « Les diodes électroluminescentes à la commission internationale de l'éclairage », Colloque sur les diodes électroluminescentes organisé par CIE-CNFE et AFE, Paris, France, 30 novembre 2006.

LITORIA M., FOWLER J., HARTMANN J., FOX N., STOCK M., RAZET A., KHELVNOY B., IKONEN E., MACHACS M. et DOYTCHINOV K., “Final Report on the CCPR-S2 supplementary comparison of area measurements of apertures for radiometry”, Metrologia, 44, Tech. Suppl., 2007, 02002.

OBATON A-F., LEBENBERG J., FISCHER N., GUIMIER S. et DUBARD J., “Two assessment procedures of the uncertainty on the spectral irradiance measurement for UV source calibration”, Metrologia, 44, 2007, 152-160.

SIMONOT L. et OBEIN G., “Geometrical consideration in analyzing  isotropic or anisotropic surface reflection”, Applied optics, 46, 14, 2007, 2615-2623.

RAZET A., HOUSSIN O. et BASTIE J., « Validation de méthodes par une constante fondamentale », Revue française de métrologie, 9, 2007, 45-48.

BRIAUDEAU S., ROUGIE B., SADLI M., RICHARD A. et COUTIN J.M., “Optical diffraction corrections in radiometric thermodynamic determination”, 10^th International Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science (Tempmeko-2007), Lake Louise, Canada, 21-25 mai 2007.

FILTZ J.-R., VALIN T., HAMEURY J. et DUBARD J., “New Vacuum Black Body cavity for heat flux meters calibration”, 10^th International Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science (Tempmeko-2007), Lake Louise, Canada, 21-25 mai 2007.

Piombini H., Voarino P., Sabary F., Marteau D., Dubard J., Hameury J. et Filtz J.-R., Optical Interference Coatings Topical Meeting and Tabletop Exhibit (OIC 2007), Tucson, Arizona, Etats-Unis d’Amérique, 3-7 juin 2007.

OBATON A.-F., FISCHER N. et DUBARD J., “Validation of the law of propagation of uncertainty by the Monte Carlo method to estimate the uncertainty on the UV source spectral irradiance calibration”, PTB-BIPM-Workshop on the Impact of Information Technology in Metrology, Berlin, Allemagne, 5-7 juin 2007.

COUTIN J.-M., TAYEB-CHANDOUL F. et BASTIE J., « Développement de nouvelles références radiomètriques pour améliorer les mesures de rayonnements optiques », 13^e Congrès international de métrologie, Lille, France, 18-21 juin 2007.

HAMEURY J., SCOARNEC V., HAY B. et FILTZ J.-R., « Mesure des propriétés radiatives infrarouges de liquides semi-transparents - Calcul du facteur d'absorption énergétique », 13^e Congrès international de métrologie, Lille, France, 18-21 juin 2007.

OBEIN G., GONZALEZ-GALVAN L. et BASTIE J., « Une nouvelle réalisation de la candela au LNE-INM/Cnam », 13^e Congrès international de métrologie, Lille, France, 18-21 juin 2007.

POUSSET N., RAZET A., OBEIN G., RICHARD A. et BASTIE J., « Métrologie des diodes électroluminescentes », 13^e Congrès international de métrologie, Lille, France, 18-21 juin 2007.

RAZET A., HOUSSIN O. et BASTIE J., « Validation de méthodes par une constante fondamentale », 13^e Congrès international de métrologie, Lille, France, 18-21 juin 2007.

RAZET A., POUSSET N., OBEIN G., BASTIE J. et VIENOT F., « Métrologie de l’apparence », 13^e Congrès international de métrologie, Lille, France, 18-21 juin 2007

ROUGIE B., « Références radiométriques pour les sources : méthode, résultat et développement », 13^e Congrès international de métrologie, Lille, France, 18-21 juin 2007.

VOYER J., DUBARD J., HAMEURY J. et FILTZ J.-R., « Etalonnage en transmission spectrale de filtres pour lecteur de micro-plaque Elisa », 13^e Congrès international de métrologie, Lille, France, 18-21 juin 2007.

BASTIE J., “Measurements and units for photobiological and photochemical quantities”, 26^e Session quadriennale de la CIE, Pékin, Chine, 2-11 juillet 2007.

GOTTESMAN Y., OBATON A-F., RABUS D., RAO E. et BENKELFAT B.-E., « Nouvelle méthode d'analyse des résonateurs annulaires en vue d'applications bio-photoniques », 26^e Journées nationales d’optique guidée (JNOG'07), Grenoble, France, 2-5 juillet 2007.

OBEIN G., “A new realization of the Candela at the LNE-INM/Cnam”, 26^e Session quadriennale de la CIE, Pékin, Chine, 2-11 juillet 2007.

OBATON A.-F., HAMEL P., GABET R., JAOUËN Y., BUROV E., MÉLIN G., LIÈVRE M. et DUBARD J., “Comparative measurement of group velocity dispersion on micro-structured fibre using Optical Low Coherence Reflectometry”, OFMC (Conference on measurements of optical fibres and optoelectronics), Teddington, Royaume-Uni, 15-17 octobre 2007.

GAUDEMER J. et DUBARD J., « Incertitudes de mesure du facteur de diffusion des équipements de protection individuel de l’œil », 8^e Colloque francophone du club CMOI, Arcachon, France, 19-23 novembre 2007.

OBEIN G., « Une nouvelle réalisation de la candela au LNE-INM/Cnam », Réunion de l’AFE/Division 2, Paris, France, 5 décembre 2007.