E Guide - ERCO

1Edition : 01.01.2013 | Version actuelle sur www.erco.com

Notions de base

Eclairage intérieur

Commande de la lumière

Simulation et calcul

Concevoir avec de la lumière

Eclairage extérieur

Technique d'éclairage

Glossaire

Le Guide fournit des informations détaillées sur les principes physi-ques de l’éclairage et suggère des solutions à des situations concrè-tes : une véritable encyclopédie de l’éclairage architectural. Les modules de savoir exploitent les potentialités interactives d’Inter-net pour illustrer par exemple des phénomènes et des expériences temporels, ou encore la différence entre plusieurs solutions : www.erco.com/guide

E Guide


E GuideNotions de base

Décrire la perception visuelle implique non seulement de repré-senter l'oeil en tant que système optique, mais aussi d'expliquer l'interprétation de l'image perçue. La psychologie et les objets de la perception contribuent à une meilleure compréhension dans le cadre d'études d'éclairage.

Histoire Voir et percevoir


E GuideNotions de baseHistoire

Jusqu’au XVIIIe siècle, seules deux sources lumineuses étaient envisageables : l’une naturelle, à savoir la lumière du jour, et l’autre artificielle, la flamme, utilisée depuis l’âge de pierre. Ces deux types d’éclairage ont déterminé pendant longtemps la vie et l’ar-chitecture de notre civilisation. L’éclairage au gaz et, plus tard, l’électricité marquèrent ensuite les débuts d’une nouvelle ère.

Etudes d’éclairage quantitatives

Etudes d’éclairage qualitatives

Etudes d’éclairage axées sur la percep-tion


L’éclairage électrique a fait des éclairements semblables à la lumière naturelle une gageure technique. A la fin du XIXe siècle, l’emploi de pylônes pour éclairer les rues présentait plus d’incon-vénients que d’avantages en raison des ombres portées et de l’éblouissement générés. De fait, cette forme d’éclairage extérieur a rapidement disparu. Si l’insuffisance des sources lumineuses a été le principal pro-blème au départ, l’abondance de lumière et la façon dont y remé-dier intelligemment ont ensuite prédominé. L’industrialisation croissante a conduit à examiner l’influence de l’éclairement et du type d’éclairage adoptés aux postes de travail sur l’efficacité de la production. D’innombra-bles ouvrages de régulation, des éclairements minimaux, des qua-lités de rendu des couleurs et de limitation de l’éblouissement ont ainsi été définis. Au-delà des pos-tes de travail, cette normalisation a servi de directive à l’éclairage et détermine aujourd’hui encore la réalisation des études d’éclairage. Cette approche ignorait cepen-dant la psychologie de la percep-tion. Le mode de perception des structures par l’individu et l’es-thétique produite par l’éclairage n’étaient pas considérés par les règles quantitatives de l’éclairage.

Pylône d’éclairage aux Etats-Unis (San José 1885)

E GuideNotions de base | HistoireEtudes d’éclairage quantitatives


Une approche exclusivement physiologique de la perception humaine a donné lieu à des concepts d’éclairage peu satisfai-sants. Une nouvelle philosophie, tournée vers des aspects autres que quantitatifs, est née ainsi aux Etats-Unis après la Seconde Guerre mondiale. L’élargissement de la physiologie du système visuel à la psychologie de la per-ception a permis d’appréhender tous les facteurs en interaction entre l’individu qui perçoit, les objets qui sont vus et le médium lumière qui transmet. Les études d’éclairage axées sur la perception ne donnaient plus la priorité à la quantité, que ce soit de l’éclaire-ment ou de la répartition de la luminance, mais à la qualité.

E GuideNotions de base | HistoireEtudes d’éclairage qualitatives


E GuideNotions de base | HistoireEtudes d’éclairage axées sur la perception

Dans les années 60, les études d’éclairage axées sur la percep-tion considéraient l’individu et ses besoins comme un facteur actif de la perception, et non plus comme le simple spectateur d’un environnement visuel. Le concep-teur a analysé l’importance des différents domaines et fonctions impliqués. La hiérarchie ainsi défi-nie a permis de planifier l’éclai-rage au titre de troisième facteur et de le modeler en conséquence. Cette approche nécessitait des critères qualitatifs et un voca-bu laire ad hoc. Cela fut fait en décrivant les impératifs relatifs à une installation d’éclairage et les fonctions de la lumière.

Richard Kelly William Lam


Richard Kelly (1910-1977) fut un pionnier des études d’éclairage qualitatives, qui associa les énon-cés de la psychologie perceptive et l’éclairage scénique en un con -cept homogène. Kelly s’est déta-ché de la contrainte d’un éclai-rement uniforme comme critère central des études d’éclairage. Il a remplacé la question de la quantité de lumière par celle des différentes qualités de lumière, par une série de fonctions de l’éclairage axées sur l’observateur qui perçoit. Kelly a ainsi distingué dans les années 50 trois fonctions fondamentales : l’ambient lumi-nescence (lumière pour voir), le focal glow (lumière pour mettre en valeur) et le play of brilliants (lumière pour décorer).

E GuideNotions de base | Histoire | Etudes d’éclairage axées sur la perceptionRichard Kelly

Introduction



Lumière pour mettre en valeurPour parvenir à une différencia-tion, Kelly a dégagé une deuxième forme de lumière : le focal glow, soit la « lumière pour mettre en valeur ». La lumière avait là expressément pour rôle inédit de participer activement à la trans-mission d’informations. Il était en effet apparu que les zones éclai-rées attiraient inévitablement l’attention. D’où la conclusion qu’une répartition adéquate de la luminosité permet de hiérarchiser l’abondance des informations en présence. Les zones essentielles sont ainsi mises en valeur par un éclairage appuyé, alors que les informations secondaires ou

Lumière pour décorerLa troisième forme de lumière, le play of brilliants, ou la « lumière pour décorer », découle de la cons-tatation que la lumière n’est pas uniquement vectrice d’informa-tions, mais qu’elle est elle-même une information. C’est le cas des effets de brillance produits par des sources lumineuses ponctuelles sur des matériaux réfléchissants ou réfracteurs. La source de lumiè-re peut également être elle-même brillante. Dans des espaces de représentation, la « lumière pour décorer » donne vie au lieu, ins-taure une ambiance. L’effet tradi-tionnel des lustres et des bougies est repris dans les études d’éclai-rage modernes par des sculptures lumineuses ou la brillance créée sur des surfaces éclairées.

Lumière pour voirL’ambient luminescence est la première et principale forme de lumière définie par Kelly, un terme qui peut être traduit par « lumière pour voir ». Cet élé-ment assure l’éclairage général de l’environnement, garantit la visibilité de l’espace environnant, des objets et des individus qui s’y trouvent. Par son approche globale et homogène, cette forme d’éclairage, qui sert à s’orienter et à agir, recoupe largement les principes des études d’éclairage quantitatives. En revanche, la lumière pour voir n’est pas un objectif ; elle n’est que la clé de voûte d’études d’éclairage plus

complètes. Il n’est pas question d’une part d’éclairage en vue d’un éclairement soi-disant optimal, mais d’un éclairage différencié, fondé sur l’ambient light.

gênantes sont mises en retrait par un éclairement moindre. Rapide et sûre, la diffusion des informa-tions s’en trouve facilitée. L’en-vironnement visuel est reconnu dans ses structures et la signifi-cation des objets qu’il comporte. Cela vaut autant pour l’orienta-tion dans l’espace – savoir repérer rapidement les entrées principale et secondaire par exemple – que pour la mise en valeur d’objets, en particulier des marchandises ou les précieuses sculptures d’une collection.



Glass House

Architecte : Philip JohnsonLieu : New Canaan, Connecticut, 1948-1949

Richard Kelly a mis au point dans la Glass House les principes fondamentaux de l’éclairage inté-rieur et extérieur qu’il appliquera ultérieurement à de multiples édifices, privés et commerciaux. S’agissant de la lumière solaire, Kelly évite les jalousies, qui selon lui entravent la vue et nuisent à l’impression d’espace. De jour, il réduit le fort contraste de lumi-nosité entre l’intérieur et l’exté-rieur par un éclairage gradué des murs internes. De nuit, il tient compte de la réflexion de la faça-de vitrée et conserve le sentiment d’espace. Kelly a en effet élaboré un concept qui prévoit l’utilisa-tion de bougies à l’intérieur pour créer éclat et dynamisme. A l’exté - rieur, plusieurs éléments d’éclai-rage assurent la perspective depuis l’habitat et génèrent une profondeur spatiale : placés sur le toit, des projecteurs de forte puissance éclairent la pelouse les arbres aux abords immédiats de la maison. D’autres projecteurs

soulignent les arbres au deuxième et à l’arrière plan, rendant visible le paysage alentour.

Les illustrations ont été aimable-ment prêtées par la collection Richard Kelly.

Seagram Building

Architectes : Ludwig Mies van der Rohe and Philip JohnsonLieu : New York, New York, 1957

Pour le Seagram Building, il s’agis - sait d’édifier une tour de lumière reconnaissable de loin. En colla-boration avec Mies van der Rohe et Philip Johnson, Richard Kelly y est parvenu en faisant irradier le bâtiment – par le biais de plafonds de lumière dans les étages de bureaux. Un système d’éclairage basé sur deux niveaux d’éclaire-ment permet de faire des écono-mies d’énergie durant la nuit. Le soubassement illuminé donne l’impression d’un gratte-ciel qui flotte au-dessus de la rue. Le soir, l’éclairage vertical homogène du cœur du bâtiment par des encas-trés au plafond assure une vue nocturne impressionnante sur l’édifice, tandis qu’un tapis de lumière s’étend de l’intérieur à l’esplanade. De jour, le dispositif brise-soleil respecte l’homogéné-ité de la façade : seules trois posi-tions sont possibles pour régler les jalousies – ouvert, fermé et semi-ouvert.



New York State Theater

Lincoln Center for the Performing ArtsArchitecte : Philip JohnsonLieu : New York, New York, 1965

Pour le New York State Theater, Richard Kelly a étudié les struc-tures cristallines pour mettre au point le lustre de la salle de spectacle et l’éclairage des parapets des balcons du foyer. D’un diamètre supérieur à trois mètres, le lustre se compose d’une myriade de petits « diamants de lumière ». Dans le foyer, les appa-reils d’éclairage appliqués aux parapets brillent tels les joyaux d’une couronne, soulignant la noblesse du lieu. Dissimulées par des écrans, les sources lumineuses produisent de forts reflets inter-nes grâce leur structure à multi-ples facettes, d’où les effets de brillance comparables au scintille-ment de pierres précieuses. Kelly a également conçu l’éclairage des autres espaces du Lincoln Center à l’exception de l’intérieur du Metropolitan Opera House.

Kimbell Art Museum

Architecte : Louis I. KahnLieu : Fort Worth, Texas, 1972

Dans le Kimbell Art Museum, l’uti - lisation habile de la lumière natu-relle résulte du travail commun mené par Louis Kahn et Richard Kelly. Kahn a développé une série de galeries voûtées orientées nord-sud, percées en leur centre par une fente de lumière. Kelly a élaboré le système de guidage de la lumière à partir de plaques d’aluminium bombées et per-forées, laissant ainsi filtrée la lumière diurne pour atténuer le contraste entre le réflecteur et la voûte de béton éclairée par la lumière naturelle. La partie centrale de la coque d’aluminium n’est pas perforée cependant, afin d’éviter toute lumière du jour directe. Les zones sans impératifs en termes de protection contre les rayons ultraviolets, comme l’entrée ou le restaurant, ont été dotées d’un réflecteur entière-ment perforé en revanche. Le calcul du contour du réflecteur et des propriétés de la lumière correspondantes furent calculés, déjà à l’époque, par ordinateur. Des rails lumière et des projec-teurs ont été intégrés à la partie inférieure du système de guidage de la lumière. Quant aux cours intérieures, Kelly a suggéré d’uti-liser des plantes en vue d’adoucir la dureté de la lumière du jour pénétrant à l’intérieur.



Yale Center For British Art

Architecte : Louis I. KahnLieu : New Haven, Connecticut, 1969-1974

Pour éclairer le Yale Center for British Art, Louis Kahn a mis au point avec Richard Kelly un système de puits de lumière. Les tableaux du musée devaient en effet être exclusivement éclairés par la lumière diurne les jours ensoleillés et couverts. La lumière artificielle ne devait intervenir qu’en cas de très faible lumière naturelle. Assortis d’un dispositif de lames fixes sur leur partie supérieure, les lanterneaux lais-sent ainsi pénétrer la lumière du nord tout en modérant l’incidence directe, sur les murs ou le sol, de la lumière du soleil au zénith. Les puits de lumière se compo -sent d’une coupole supérieure en plexiglas avec protection anti-UV et d’un assemblage où se superposent un panneau syn-thétique dépoli protégeant de la poussière, d’un paralume très brillant et d’une double lentille prismatique synthétique sur la partie inférieure. Sous les lanter-neaux, des rails lumière suppor-tent des projecteurs à faisceau mural et des projecteurs. Une maquette grandeur nature et des calculs par ordinateur ont accompagné les études réalisées.


E GuideNotions de base | Histoire | Etudes d’éclairage axées sur la perceptionWilliam Lam

William M. C. Lam (1924-), l’un des plus fervents partisans des études d’éclairage axées sur la qualité, élabore dans les années 70 un catalogue de critères, au sens d’un vocabulaire systéma-tique pour la description con-textuelle des impératifs relatifs à une installation d’éclairage. Il distingue deux grands groupes de critères : les activity needs, c’est-à-dire les exigences qui naissent de l’interaction active avec un environnement visuel, et les biological needs, qui dans tout contexte correspondent aux exi-gences psychologiques associées à l’environnement visuel.

Introduction


Activity needsLes activity needs décrivent les exigences qui naissent de l’inte-raction active avec un environne-ment visuel. Celles-ci dépendent avant tout des propriétés des impératifs visuels en présence. L’analyse des activity needs recoupe largement les critères de l’éclairage quantitatif et les objectifs des études d’éclairage sont également en grande partie identiques dans les deux domai-nes. On recherche un éclairage fonctionnel, qui crée les condi-tions optimales pour chaque acti-vité – qu’il s’agisse de travail, de déplacement dans l’espace ou de loisirs. Contrairement aux tenants des études d’éclairage quantita-

tives, Lam s’oppose pourtant à un éclairage général déterminé par l’impératif visuel le plus exi-geant. Il privilégie plutôt l’analyse différenciée de l’ensemble des exigences visuelles en présence en termes de lieu, de type et de fréquence.

Biological needsLam considère le deuxième ensemble de son système, celui des biological needs, comme le plus important. Les biological needs correspondent, dans tout contexte, aux exigences psycho-lo giques associées à l’environne-ment visuel. Alors que les activity needs résultent d’une interaction consciente avec l’environnement et visent une certaine fonction-nalité dans cet environnement visuel, les biological needs se rapportent à des besoins large-ment inconscients, décisifs pour l’évaluation émotionnelle d’une situation. Ils visent le bien-être dans un environnement visuel donné. Pour les définir, Lam part du constat que notre attention ne s’attache à un impératif visuel unique que dans les moments de grande concentration. Elle s’étend au contraire presque toujours à l’observation d’un environnement dans sa globalité. Les change-

ments qui surviennent dans cet environnement sont ainsi perçus immédiatement : le comporte-ment peut s’y adapter sans délai. L’évaluation émotionnelle d’un environnement visuel dépend notamment beaucoup de la capa-cité de celui-ci à présenter claire-ment les informations requises ou à les dissimuler.


OrientationParmi les exigences psychologi-ques fondamentales associées à un environnement visuel, Lam évoque en premier lieu le besoin d’orientation non équivoque. Orientation se comprend ici d’abord au sens spatial. Il s’agit alors d’identifier les objectifs à atteindre et les chemins qui y mènent, dans une situation spa-tiale présentant entrées, sorties et autres offres spécifiques à l’environnement donné, que ce soit un hall d’immeuble ou un département de grand magasin. L’orientation comprend cepen-dant aussi des informations sur d’autres aspects de l’environne-ment, comme l’heure, la météo ou les événements qui surviennent. Si ces informations manquent, par exemple dans les espaces clos des magasins ou dans les couloirs des grands bâtiments, l’environ-nement est perçu comme artifi-ciel et étouffant. Ce n’est qu’en

quittant les lieux qu’on peut combler le déficit d’information ressenti.

Orientation Heure

Météo Environnement



CompréhensionUn deuxième groupe d’exigences psychologiques concerne la vision globale et la compréhension des structures environnantes. L’essen-tiel est ici la visibilité de l’ensem-ble des espaces. Elle détermine le sentiment de sécurité qui ressort d’un environnement visuel. Les espaces sombres, comme les sou-terrains ou les couloirs des grands immeubles, dissimulent les dan-gers potentiels, tout comme les pièces suréclairées et aveuglantes. L’appréhension d’ensemble ne vise pas seulement une visibilité com-plète, mais également la structu-ration de l’espace, le besoin d’un environnement univoque et ordonné. Sont ressenties positive-ment les situations dans lesquel-les formes et structure de l’archi-tecture sont claires, mais aussi où les domaines visuels essentiels se détachent nettement de l’arrière-plan. Au lieu d’un flux d’informa-tions confuses voire contradic-

toires, l’espace se présente ainsi comme un ensemble visuellement compréhensible de caractéristi-ques bien ordonnées. La présence d’une perspective panoramique ou de points attirant le regard, par exemple d’œuvres d’art, est également déterminante pour notre détente.

Sécurité Structuration

Perspective

CommunicationUn troisième domaine d’exigences concerne l’équilibre entre notre besoin de communication et la nécessité de jouir d’une sphère privée bien délimitée. Les deux extrêmes, isolement complet et entière accessibilité aux regards, sont ressentis négativement ; une pièce doit permettre le contact avec autrui, tout en ménageant des espaces privés. Pour cela, on peut par exemple recourir à un îlot de lumière, qui isole un groupe de sièges ou une table de conférence au sein d’un espace plus vaste.

Accessibilité au regard d’autrui Communication

Contemplation


Nous percevons la plupart des informations sur notre environ-nement à travers nos yeux. Dans ce contexte, la lumière n’est pas qu’un prérequis, qu’un mais le moyen de voir. Par son intensité, sa répartition et ses propriétés, elle crée les conditions qui vont influencer notre perception. Les études d’éclairage passent donc par celles de notre environnement visuel. Leur objectif est d’instau-rer les conditions de perception qui garantissent un travail effi-cace, une orientation sûre et un sentiment de bien-être dans un environnement esthétique adap-té. Les caractéristiques physiques d’une situation d’éclairage peu-vent être calculées et mesurées, mais, au final, seules l’impression réellement produite sur l’homme et sa perception subjective déter-minent la réussite d’un concept d’éclairage.

E GuideNotions de baseVoir et percevoir

Physiologie de l’œil Psychologie de la vision

Constance

Perception des formes Objets de la percep-tion

16

E (lx)Sunlight 100 000Overcast sky 10 000Task lighting 1000Circulation zone lighting 100Street lighting 10Moonlight 1

Edition : 20.02.2012 | Version actuelle sur www.erco.com

Considérer l’œil comme un sys-tème optique ne suffit pas à décrire la perception visuelle de l’homme : cette perception ne repose pas sur la représentation d’un environnement donné sur la rétine, mais sur l’interprétation de cette représentation, sur la distinction entre des objets aux propriétés constantes et un envi-ronnement instable.

E GuideNotions de base | Voir et percevoirPhysiologie de l’œil

Système optique Récepteurs Adaptation


Œil et appareil photo Pour tenter de comprendre le pro-cessus de perception, on compare l’œil à un appareil photo : via un système lenticulaire réglable, l’appareil photo projette sur un film l’image inversée d’un objet ; un diaphragme assure alors le réglage de la quantité de lumière. Après développement et inversion par agrandissement, on obtient enfin une image bidimensionnelle de l’objet. De la même façon avec l’œil, une lentille déformable projette une image inversée sur le fond de l’œil, l’iris fait office de diaphragme et la rétine, photo-sensible, joue le rôle du film. De la rétine, l’image est transmise au cerveau par le nerf optique pour y être rétablie dans une zone déter-minée – le cortex visuel – et être rendue consciente. L’œil induit cependant des diffé-rences entre la perception réelle et l’image sur la rétine. Il s’agit de prendre en compte la déformation spatiale de l’image par la projec-tion sur la surface incurvée de la rétine et l’aberration chroma tique : une lumière de différentes lon-gueurs d’ondes est plus ou moins réfractée, générant une irisation

E

Perspective

GuideNotions de base | Voir et percevoir | Physiologie de l’œilSystème optique

Aberration sphérique. Les objets représentés sont déformés par la courbure de la rétine.

Mettons Prenons des objets répartis dans l’espace : les images perçues par la rétine sont défor-mées par la perspective. Ainsi, un rectangle y sera-t-il apparenté à un trapèze. Or cette image peut également résulter d’une sur-face trapézoïdale vue de front. Une seule forme est perçue : le rectangle qui a donné lieu à cette image. La perception d’une forme rectangulaire peut même être con stante si l’observateur ou l’objet bougent, alors que le chan-gement de perspective modifie constamment la forme de l’image projetée sur la rétine.

Aberration chromatique. Les objets représentés sont flous et leurs contours irisés en raison d’une réfraction divergente des couleurs spectrales.

Perception constante d’une forme malgré l’altération de l’image de la rétine due au changement de perspective.

du contour des objets. Mais ces défauts sont corrigés au moment du traitement de l’image par le cerveau.


E GuideNotions de base | Voir et percevoir | Physiologie de l’œilRécepteurs

Récepteurs Deux types de récepteurs exis-tent : les cônes et les bâtonnets. Quant à la répartition spatiale, elle n’est pas uniforme. Un point, la tache aveugle, est dépourvu de tout récepteur. Il s’agit de la zone située sur la rétine, où le nerf optique rejoint le globe oculaire.

Densité des récepteurs La densité des récepteurs est par-ticulièrement élevée sur la zone de la rétine située au centre de la macula : la fovéa. Le nombre de cônes y est particulièrement important. Il décroît progressive-ment vers la périphérie où se trouvent les bâtonnets, complè-tement absents de la fovéa.

Par rapport aux cônes, les bâton-nets constituent le plus vieux sys-tème de l’histoire de l’évolution. Entre autres caractéristiques, ils sont très photosensibles et très perceptifs aux mouvements inter-venant dans l’ensemble du champ visuel. En revanche, les bâtonnets ne permettent pas de voir les cou-leurs ; l’acuité visuelle est faible et aucun objet ne peut être fixé ni donc observé avec précision au centre du champ visuel. En raison

Bâtonnets

Nombre N de cônes et de bâtonnets sur le fond de l’œil en rapport avec l’angle visuel.

de leur très grande photosensibi-lité, ils ne sont activés que pour la vision nocturne, au-dessous d’environ 1 lx. La vision nocturne se caractérise essentiellement par la disparition des couleurs, la faiblesse de l’acuité visuelle et la meilleure visibilité des objets peu lumineux en périphérie du champ visuel. Ces particularités sont directement liées aux propriétés du système de photorécepteurs à bâtonnets.

Les cônes forment un système aux propriétés diverses, qui détermine notre vision en cas de forte lumi-nosité, autrement dit de jour ou en présence de lumière artificielle. Les cônes sont peu photosensi-bles et sont concentrés au centre, autour de la fovéa. Ils permettent de voir les couleurs et d’observer avec une acuité visuelle aiguë les objets fixés, dont l’image est par conséquent au niveau de la fovéa. A l’inverse des bâtonnets, le systè-me de photorécepteurs à cônes ne perçoit pas l’ensemble du champ visuel de manière homogène ; il en perçoit avant tout le centre. Le pourtour du champ visuel n’est toutefois pas sans influence : si des phénomènes intéressants s’y produisent, le regard se dirigera

Cônes automatiquement vers le point concerné, qui sera alors représen-té dans la fovéa pour être mieux perçu. Outre des mouvements soudains et des couleurs ou des motifs voyants, la présence de luminances élevées attire égale-ment considérablement le regard. Notre attention peut donc être dirigée par le biais de la lumière.

La sensibilité relative des cônes V et des bâtonnets V’ par rapport à la longueur d’onde.

La sensibilité chromatique spectrale des cônes par rapport à la longueur d’onde.

19

E (lx)Sunlight 100 000Overcast sky 10 000Task lighting 1000Circulation zone lighting 100Street lighting 10Moonlight 1

L (cd/m2)Sunlight 1000 000 000Incandescent lamp (matt finish) 100 000Fluorescent lamp 10 000Sunlit Clouds 10 000Blue sky 5 000Luminous ceiling 500Louvred luminaires 100Preferred values in interior spaces 50–500White paper at 500 lx 100Monitor (negative) 10–50White paper at 5 lx 1

10 210 010-210-410-610-8 10 4 10 6 10 87 L (cd/m2)

5

4

3

2

1

6


E GuideNotions de base | Voir et percevoir | Physiologie de l’œilAdaptation

Jour et nuit L’œil se distingue notamment par sa capacité d’adaptation à différentes conditions d’éclairage. Nous percevons en effet notre environnement tant au clair de lune qu’à la lumière solaire, pour un écart d’éclairement d’environ 100 000 fois supérieur. L’œil est même capable de percevoir une étoile peu lumineuse dans le ciel nocturne, qui n’atteint que 10 à 12 lx d’éclairement au niveau de l’œil.

Luminance L’œil doit sa faculté d’adaptation à l’éclairement à la pupille, pour une infime part, mais surtout à la rétine. Les systèmes de photoré-cepteurs à bâtonnets et à cônes couvrent alors des plages d’inten-sités lumineuses diverses, celui des bâtonnets pour vision noc-turne (vision scotopique), celui des cônes pour la vision diurne (vision photopique), les deux intervenants ensemble pour les phases de transition de la vision crépusculaire (vision mésopique).Si la vision est possible sur une vaste plage de luminances, la per-ception des contrastes est nette-ment limitée selon les différentes situations d’éclairage. En effet, l’œil est incapable de couvrir la totalité des plages des luminances visibles ; il s’adapte chaque fois à une intime partie, ce qui permet une perception différenciée. Les

L’adaptation à des situations plus lumineuses est relativement rapide, contrairement à l’adapta-tion à l’obscurité qui peut néces-siter nettement plus de temps. Le passage de l’obscurité d’une salle de cinéma à la lumière du jour, ou l’aveuglement provisoire causé de nuit par l’entrée dans un local très faiblement éclairé sont de parfaits exemples de sensibilité à l’éblouis-sement. De même, l’œil ne peut traiter les contrastes de luminance

Temps d’adaptation

Eclairement E et luminance L typiques en présence de lumière naturelle et artificielle

que dans une certaine mesure et l’adaptation à un nouveau niveau d’éclairement demande du temps. Tout cela n’est évidemment pas sans incidence sur les études d’éclairage, notamment lorsqu’il s’agit d’établir différents niveaux de luminance dans une pièce ou d’adapter les niveaux d’éclaire-ment des zones limitrophes.

objets assortis de luminances trop élevées pour un niveau d’adaptation donné deviennent aveuglants ; ils donnent l’impres-sion d’une clarté intense et uni-forme. A l’inverse, les objets peu lumineux semblent uniformément sombres.

Plages de luminance L du système de photorécepteurs à bâtonnets (1), de la vision mésopique (2) et du système à cônes (3). Lumi-nances (4) et luminances privilé-giées (5) en intérieur. Seuil visuel absolu (6) et seuil d’éblouisse-ment absolu (7).


E GuideNotions de base | Voir et percevoirPsychologie de la vision

Pour comprendre la perception visuelle, la transmission des informations relatives à l’image importe moins que le processus de transposition de ces informa-tions, la formation des impres-sions visuelles. Notre faculté à percevoir notre environnement de façon organisée est-elle innée ou acquise ? Les impressions sen-sorielles recueillies de l’extérieur sont-elles les seules à intervenir sur l’image perçue ou le cerveau transpose-t-il ces stimuli en une image perceptible, par le biais de principes d’agencement propres ? Une réponse explicite à ces ques-tions paraît difficile ; la psycho-logie perceptive se divise ici en plusieurs directions.

Contour Forme globale Couleur


E GuideNotions de base | Voir et percevoir | Psychologie de la vision

Contour L’expérience accumulée et les attentes préconçues qu’elle impli-que peuvent être si intenses que les éléments manquants d’une forme peuvent être complétés ou des détails isolés être perçus différemment pour adapter l’objet en question à ces attentes. C’est le cas d’une forme perçue dont les contours sont masqués par la formation d’ombres.

Forme globale L’expérience accumulée permet de reconnaître une forme globale par la seule vision de détails clés.

Couleur Le graphique explicite la façon dont une couleur s’adapte au motif perçu. Ici, la couleur du point central gris s’adapte au blanc et au noir des motifs à cinq points qu’il permet de former.


E GuideNotions de base | Voir et percevoirConstance

Un même objet, constant, peut susciter des images rétiniennes de forme, de taille et de luminosi té différentes suite à une modifica-tion de l’éclairage, de la distance ou de la perspective. Des méca-nismes permettant d’identifier des objets et leurs propriétés et de les percevoir toujours de la même manière doivent exister. Le fonc-tionnement perceptif en question est complexe. Ce qui peut sembler une erreur de traitement permet en fait d’analyser les modes d’ac-tion et les objectifs de la percep-tion.

Luminosité Jeu de luminances Volumes

Structure murale Faisceau lumineux Perception des couleurs

Perspective Dimension


E GuideNotions de base | Voir et percevoir | Constance

Luminosité Le fait qu’un champ gris moyen paraisse gris clair s’il est bordé de noir et gris foncé s’il est bordé de blanc dépend du traitement direct des stimuli enregistrés : la luminosité perçue résulte du rapport entre la luminosité du champ gris et celle de l’environ-nement immédiat. L’impression visuelle qui en résulte repose exclusivement sur les impressions sensorielles recueillies de l’exté-rieur. Elle n’est pas influencée par les critères d’agencement du traitement mental.

La perception de la luminosité des gris dépend de l’environnement : si ce dernier est clair, un même gris semblera plus sombre que sur un fond foncé.

Jeu de luminances Le jeu continu des luminances sur le mur est interprété comme une propriété de l’éclairage, le degré de réflexion du mur étant perçu comme constant. La valeur de gris des surfaces d’image aux contours nets est en revanche assimilée à une propriété du matériau utilisé, alors que sa luminance est identi-que à celle des coins de la pièce.

Volumes Les jeux de luminances peuvent résulter de la forme de l’objet éclairé dans l’espace. C’est le cas des ombres caractéristiques formées sur des corps tridimen-sionnels comme les cubes, les cylindres ou les sphères.

L’impression tridimensionnelle est déterminée par l’incidence de la lumière plongeante.

Si l’on tourne l’illustration, la hauteur et la profondeur chan-gent.

Les jeux d’ombres permettent à eux seuls de reconnaître la forme dans l’espace.



Structure murale Des jeux discontinus de lumi-nances peuvent créer une situa-tion d’éclairage confuse et per-turbante. C’est le cas lorsque des faisceaux lumineux sont dirigés sur les murs de façon irrégulière, en disharmonie avec l’architec-ture. L’attention de l’observateur est alors attirée sur un motif de luminances, que ni les propriétés murales ni un effet d’éclairage faisant sens ne peuvent expliquer. Surtout s’ils sont discontinus, les jeux de luminances doivent donc être systématiquement en rapport avec l’architecture environnante.

Sur un mur non structuré, les jeux de lumière deviennent dominants.

Faisceau lumineux La position du faisceau lumineux détermine s’il sera perçu comme arrière-plan ou comme élément perturbateur. Les faisceaux qui ne correspondent pas à la géométrie de la surface d’image sont perçus indépendamment, tels des motifs dérangeants.

Sur un mur structuré en revanche, les jeux de lumière sont interpré-tés au rang d’arrière-plan. Ils ne sont pas perçus.

Les faisceaux lumineux qui n’épousent pas la structure architecturale de la pièce sont perçus indépendamment, tels des motifs dérangeants.

Perception des couleurs Comme la perception des lumino-sités, la perception des couleurs dépend elle aussi des couleurs environnantes et du type d’éclai-rage en présence. La nécessité d’interpréter les effets de couleur découle alors essentiellement des répercussions des températures de couleur en constante mutation de notre environnement. Ainsi une couleur sera-t-elle constam-ment perçue, que ce soit dans la lumière bleutée d’un ciel couvert ou dans la lumière solaire directe et chaude – des photographies en couleurs réalisées dans les mêmes conditions montrent en revanche distinctement les dominantes chromatiques propres aux diffé-rents types d’éclairages.



Perspective L’erreur d’appréciation de lignes de même longueur montre que la taille perçue d’un objet ne repose pas exclusivement sur la taille de l’image rétinienne ; l’éloignement apparent de l’observateur par rap port à l’objet doit également être pris en compte. A l’inverse, des objets de taille connue sont utilisés pour évaluer des distances ou apprécier les tailles d’objets voisins. Au quotidien, ce mécanis-me suffit à percevoir des objets et leurs tailles de manière sûre. Une personne éloignée ne sera donc pas assimilée à un nain ; une mai-son à l’horizon ne sera pas prise pour une petite boîte. Seules les situations extrêmes déroutent notre perception ; vus d’un avion, les objets au sol paraîtront minus-cules – quant aux objets bien plus éloignés encore comme la Lune, ils donnent lieu à une image en rien fiable.

L’interprétation de la perspective entraîne ici une illusion d’opti-que : pour une longueur identi-que, la ligne verticale du fond semble plus longue que celle au premier plan.

Dimension La perception des dimensions est elle aussi assortie d’une compen-sation de la déformation perspec-tive des objets. Les trapèzes et les ellipses différemment perçus par la rétine selon l’angle de vision adopté peuvent ainsi être discer-nés en tant que visions spatiales d’objets constants ronds ou paral-lélépipédiques.

Constance de la perception des dimensions. Malgré des images rétiniennes de taille différente, l’interprétation en perspective de l’illustration permet de percevoir une dimension cohérente des appareils d’éclairage.


E GuideNotions de base | Voir et percevoirPerception des formes

Avant d’attribuer une qualité à un objet, il faut d’abord le recon-naître, c’est-à-dire le différencier de son environnement. Ce pro-cessus interprétatif résulte de lois de la perception, qui décrivent la manière dont on appréhende les agencements particuliers sous la forme de figures ou d’objets. Ces lois ont un intérêt pratique pour les études d’éclairage. En effet, tout dispositif d’éclairage se com-pose d’un ensemble d’appareils, fixés au plafond, aux murs ou dis-posés dans la pièce. Cet agence-ment n’est pas perçu directement, mais s’organise en figures aux termes des règles de la percep-tion. L’architecture environnante et les effets de lumière des appa-reils suscitent d’autres motifs qui infléchissent la perception.

Formes fermées Proximité Face interne

Symétrie Formes de même largeur

Lignes continues

Bonne forme Ressemblance


E GuideNotions de base | Voir et percevoir | Perception des formes

Formes fermées Un des principes essentiels de la perception des formes est la tendance à interpréter les formes fermées comme des figures géo-métriques.

Proximité Des éléments disposés côte à côte sont perçus comme une seule et même figure en raison de leur proximité. Ainsi dans l’illustration ci-contre on perçoit un cercle avant de distinguer une série de points disposés circulairement. Les points sont agencés de telle sorte qu’ils semblent reliés non par une droite mais par un arc de cercle: ils forment ainsi un cercle parfait et non un polygone.Les appareils d’éclairage sont

perçus deux par deux.Quatre points sont associés à un carré.

A partir de 8 points, on perçoit un cercle.

Face interne Des formes incomplètement closes peuvent aussi être perçues comme des figures géométriques. Les formes fermées se trouvent toujours à l’intérieur du trait qui les délimite – l’effet créateur de forme ne fonctionne donc que dans un sens. Cette face interne est généralement identique à la face concave délimitant la forme. Ainsi, les courbes ou les angles ouverts laissent apparaître une figure à l’intérieur, c’est-à-dire dans le périmètre partiellement délimité. S’il en ressort une inter-prétation plausible du motif, l’ef-fet produit peut être très fort.

Les courbes ouvertes forment une figure sur la face interne du tracé.



Symétrie Les figures géométriques sont perçues selon un assemblage sim-ple et logique des formes, en vertu de la symétrie. Les structures plus complexes sous-tendant un motif disparaissent à l’arrière-plan, qui paraît d’un seul tenant.

Formes de même largeur L’effet produit par des formes parallèles de même largeur est similaire. Bien qu’il n’y ait pas réellement symétrie, un principe d’organisation tout aussi clair se dégage et fait percevoir une figu-re géométrique dominante. Deux droites parallèles se comportent de la même façon.

Même en l’absence d’une symé-trie stricte, une figure se détache nettement.

Du fait de la perception des symétries, l’ajout de deux appa-reils d’éclairage de section car-rée aux Downlights circulaires réorganise l’agencement en deux groupes de cinq points.

Lignes continues Un des principes essentiels de la perception des formes est que nous avons tendance à privilé-gier une perception continue et homogène des courbes ou des droites, en évitant les virages très marqués ou les interruptions. Cette tendance est si prononcée qu’elle peut influencer l’interpré-tation générale d’une image.

Loi des lignes continues. Cet agencement est interprété com-me une intersection entre deux lignes.



Bonne forme Dans l’espace en deux dimensions, la loi des lignes continues devient la loi de la bonne forme. Les for-mes s’organisent de façon à com-poser les figures les plus simples et les mieux ordonnées possible.

Ressemblance Outre la disposition dans l’espace, les formes elles-mêmes jouent un rôle déterminant dans le regroupement visuel. Ainsi, dans l’exemple ci-contre, les formes ne sont pas organisées en fonc-tion de leur proximité ou d’une éventuelle symétrie axiale, mais de leurs similitudes. Ce principe vaut également pour un groupe de formes non identiques, mais analogues. Les appareils présentant des

similitudes sont perçus comme formant un groupe.

En vertu de la loi de la bonne forme, cet agencement de Downlights est visualisé comme deux lignes.

Ce dispositif est interprété comme la superposition de deux angles droits.


E GuideNotions de base | Voir et percevoirObjets de la perception

La perception ne se fixe pas indistinctement sur n’importe quel objet du champ visuel. Le fonctionnement de la fovéa, qui privilégie la fixation de petites séquences en mouvement, mon-tre que le processus de perception cible certains domaines du champ de vision. Cette sélection est iné-vitable, puisque le cerveau n’est pas en mesure de traiter l’ensem-ble des informations du champ visuel, ce qui n’aurait d’ailleurs pas grand intérêt, toutes les informations n’étant pas égale-ment utiles.

Activité Information Besoins sociaux

31

1,70 m

0˚10˚

20˚45˚

3

2

45˚1

26

61

1,20 m

30˚1

0˚2

25˚

35˚ 360˚26

61

65˚1

30˚

15˚

2

3

0˚

15˚

30˚

65˚

1,20 m

15˚ 25˚ 40˚

90˚

26

61


E GuideNotions de base | Voir et percevoir | Objets de la perception

Activité Chaque activité induit un champ dans lequel les informations sont perçues de façon ciblée, qu’il s’agisse d’un travail particulier, de la marche à pied ou de toute autre activité qui nécessite une information visuelle. Des caracté-ristiques de l’activité dépendent les conditions d’éclairage permet-tant une vision optimale. Il est ainsi possible de définir les moda-lités d’éclairage qui optimiseront la réalisation d’une tâche donnée.

Champ de vision (1), champ de vision privilégié (2) et champ de vision optimal (3) d’une personne debout et assise pour une vision verticale

Champ de vision privilégié pour la vision horizontale. Angle de vision privilégié de 25°

Information Au-delà du besoin d’informa -tions spécifiques, il existe un besoin plus profond d’informa-tion visuelle. Celui-ci résulte de la nécessité biologique, pour un individu, de s’informer sur son environnement. Une grande par-tie des informations collectées lui servent à estimer les dangers potentiels pour assurer sa sécu-rité. Les renseignements recueillis concernent l’orientation, les con - ditions climatiques, l’heure ou encore les événements qui sur-viennent dans notre environne-ment. Si ces informations font

Besoins sociaux Nos besoins sociaux sont de deux types contradictoires, puis-que nous sommes animés à la fois du besoin d’entrer en contact avec les autres et de disposer d’une sphère privée bien délimi-tée. Les différentes activités et les besoins biologiques d’une personne influent sur sa récep-tion d’informations visuelles. Les domaines qui paraissent receler une information importante, que ce soit d’eux-mêmes ou parce que l’éclairage les met en avant, attirent le regard. Ainsi, c’est le contenu informatif d’un objet qui

défaut, par exemple dans les grands bâtiments sans fenêtres, la situation paraît souvent artifi-cielle et oppressante.

explique en premier lieu qu’il soit retenu comme objet de la percep-tion. Ce contenu influe également sur la manière dont l’objet est perçu et évalué.

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