Inverse daylighting simulation for architectural design
Simulation inverse de l'éclairage naturel pour le projet architectural
Résumé
This research project deals with an inverse lighting model taking into account daylighting in architectural project. Our goal is to propose a digital method to assist ``design by ambience intention'' which is close from parametric design. Our work focuses on incident light coming from sky vault and urban surroundings into the designed space.
We propose a method which concretizes lighting ambience intentions, by producing geometrical properties of openings. In first place, our method materializes lighting ambience intentions in a digital scene, with a photometric rendering and graphic descriptors. By using these descriptors, the designer is allowed to express his lighting ambience intentions through physical lighting parameters.
An inverse lighting model uses these physical parameters to compute opening shape and size. Inverse lighting problem is seen as a source emittance research problem. An image comparison between source lighting and intended lighting allows to evaluate sources properties, and therefore to define building openings. This model is checked through opening reconstruction in test cases. Confrontation to real situations shows integration possibilities of our model in architectural design.
We propose a method which concretizes lighting ambience intentions, by producing geometrical properties of openings. In first place, our method materializes lighting ambience intentions in a digital scene, with a photometric rendering and graphic descriptors. By using these descriptors, the designer is allowed to express his lighting ambience intentions through physical lighting parameters.
An inverse lighting model uses these physical parameters to compute opening shape and size. Inverse lighting problem is seen as a source emittance research problem. An image comparison between source lighting and intended lighting allows to evaluate sources properties, and therefore to define building openings. This model is checked through opening reconstruction in test cases. Confrontation to real situations shows integration possibilities of our model in architectural design.
Ce travail de recherche concerne un modèle de simulation inverse de l'éclairage permettant la prise en compte de la lumière naturelle dans le projet architectural. Notre objectif est de développer une méthode numérique d'aide à la « conception par l'intention d'ambiance » qui s'apparente à la conception paramétrique. Cette recherche est focalisée sur la lumière incidente provenant de la voûte céleste et de l'environnement urbain.
Nous proposons une méthode qui concrétise les intentions d'ambiance lumineuse, par la production des propriétés géométriques et photométriques des ouvertures. Cette méthode s'attache tout d'abord à matérialiser les intentions d'ambiance lumineuse dans une scène 3d, par un rendu photométrique et des descripteurs graphiques. L'action sur ces descripteurs permet au concepteur d'exprimer ses intentions d'ambiance lumineuse à travers les paramètres physiques de l'éclairage.
Un modèle de simulation inverse de l'éclairage utilise ensuite ces paramètres physiques pour calculer les ouvertures. Le problème de la simulation inverse est posé comme une recherche d'émittance de sources. Une comparaison d'images entre l'apport des sources lumineuses et l'éclairage souhaité, permet d'évaluer les propriétés des éléments d'ouverture, et par conséquent, de définir les ouvertures du bâtiment. Le modèle est validé par des tests de reconstruction d'ouverture. La confrontation à une situation réelle montre les possibilités d'intégration de cette méthode dans la conception architecturale.
Nous proposons une méthode qui concrétise les intentions d'ambiance lumineuse, par la production des propriétés géométriques et photométriques des ouvertures. Cette méthode s'attache tout d'abord à matérialiser les intentions d'ambiance lumineuse dans une scène 3d, par un rendu photométrique et des descripteurs graphiques. L'action sur ces descripteurs permet au concepteur d'exprimer ses intentions d'ambiance lumineuse à travers les paramètres physiques de l'éclairage.
Un modèle de simulation inverse de l'éclairage utilise ensuite ces paramètres physiques pour calculer les ouvertures. Le problème de la simulation inverse est posé comme une recherche d'émittance de sources. Une comparaison d'images entre l'apport des sources lumineuses et l'éclairage souhaité, permet d'évaluer les propriétés des éléments d'ouverture, et par conséquent, de définir les ouvertures du bâtiment. Le modèle est validé par des tests de reconstruction d'ouverture. La confrontation à une situation réelle montre les possibilités d'intégration de cette méthode dans la conception architecturale.
