Doctorat par validation des acquis de l'expérience : une première haute en couleur

Il y a trois ans, Laurent Blondé, qui travaille comme spécialiste de la couleur et du relief chez Technicolor, recevait les conclusions d'un bilan de compétences financé par son entreprise : son profil professionnel était proche de celui d'un scientifique, auteur de publications et de brevets, habitué à encadrer doctorants et postdoctorants, participant à des conférences internationales. L'intitulé du poste occupé par Laurent Blondé à Technicolor est "Principal Scientist", au sein de la filière "Expert/Scientist" du groupe.

Or cet ingénieur, diplômé en 1985 du prestigieux Institut d'Optique Graduate School, souhaitait conforter la dominante Recherche et Innovation de son profil, après plus de 25 ans consacrés à la recherche en entreprise. Il prenait alors la décision de commencer une démarche d'acquisition de doctorat par validation des acquis de l'expérience (VAE), avec trois objectifs :

  • identifier la valeur de ses travaux passés à un niveau scientifique reconnu, dans le contexte d'un changement d'entreprise ou d'une candidature dans la recherche publique,
  • dans un environnement scientifique international, être mieux identifié comme scientifique, lors de conférences ou de mise en place de collaborations,
  • poursuivre l'évolution de sa carrière au sein de la filière "Expert/Scientist" de Technicolor.

Laurent Blondé entreprend donc des démarches auprès des services de formation continue des universités dont les écoles doctorales présentent des thématiques recoupant ses travaux : traitement du signal, de l'image et de la couleur. Rennes 1 et son école doctorale MATISSE se montrent intéressées : les premiers contacts sont pris en janvier 2009. Le dossier est déposé en octobre 2010 et, le 19 janvier 2011, Laurent Blondé effectue sa soutenance devant un jury présidé par Patrick le Callet, responsable du laboratoire IRCCyN de Nantes.

Le titre de son mémoire ? Une approche de l'utilisation et de la perception de la couleur dans les médias.

Procédure de VAE

La procédure d'obtention d'un doctorat par VAE est stricte, régie par un ensemble de textes de loi. Elle a fait l'objet d'un vote par le conseil d'administration de l'université le 25 septembre 2010. La voici résumée :

  1. Le candidat prend contact avec le bureau REVA du service de formation continue, qui fait une première vérification de la pertinence de la demande et l'identification de l'école doctorale concernée. Le candidat doit avoir une expérience significative dans le domaine de la recherche (dépôts de brevet, publications...)
  2. Le candidat remplit un pré-dossier (parcours de formation, professionnel, motivation, liste des brevets, publications...) qui est envoyé au directeur de l'école doctorale concernée. Ce dernier examine ou fait examiner le dossier et émet un avis sur la faisabilité de la démarche, avant de proposer un enseignant-chercheur qui fera office de "directeur de thèse". Cet avis sera confirmé lors d'un entretien entre le candidat, l'école doctorale et le bureau REVA.
  3. Le dossier comprend deux parties : une première où le candidat reprend l'évolution de son parcours (professionnel, recherche...) et une seconde, la plus importante, qui correspond à la "thèse" où il choisit un thème de recherche sur lequel il a travaillé, en exposant ses recherches, résultats, les situant par rapport à l'état de l'art dans le domaine. Le format est proche d'une thèse sur travaux.
  4. Le candidat expose ensuite ses travaux devant un jury qui respecte les règles de composition à la fois de la VAE et de la thèse.

Laurent Blondé est devenu le premier titulaire d'un doctorat de l'université de Rennes 1 obtenu par VAE. Depuis, trois autres candidats ont entrepris la même démarche. 

Recherche

Laurent Blondé s'intéresse dès 1982 au traitement numérique des images, discipline naissante, avec peu de moyens de calcul à sa disposition, et par conséquent encore peu enseignée dans les écoles. En 1985, son diplôme d'ingénieur en poche, son premier emploi lui permet de développer des solutions d'analyse d'image pour divers clients de l'industrie.

En 1988, il entre aux Laboratoires Électroniques de Rennes, l'un des deux laboratoires centraux de recherche de Thomson-CSF dont les activités allaient des applications militaires au développement de la télévision haute définition. Jusqu'en 2000, il y mènera des travaux sur le traitement et la synthèse d'images infrarouges, les futurs standards de codage et une application de studio virtuel (mélange d'images réelles et de synthèse avec cohérence de point de vue), la compression et le traitement vidéo.

À la fin de l'année 2000, Thomson acquiert l'entreprise historique Technicolor. Laurent Blondé commence alors des travaux sur la gestion et la perception de la couleur, travaux qui feront l'objet de son mémoire de thèse.

Ce mémoire, synthèse de ses travaux de recherche, présente son expérience de la couleur, de sa représentation sur divers écrans et de sa perception par le système visuel humain. Voici un exemple de ces travaux.

Des goût et des couleurs : variabilité de la perception selon les observateurs

En 2006, Laurent Blondé initie un projet baptisé anti-caméscope, destiné à empêcher l'enregistrement vidéo pirate de films projetés en salle de cinéma. Il s'agit d'intégrer à l'image projetée la mention "Copie illégale", de telle manière qu'elle soit invisible pour le spectateur dans la salle, mais qu'elle apparaisse sur l'enregistrement du caméscope, rendant la copie pirate inutilisable. En effet, la sensibilité d'un capteur de caméscope et de l'œil humain aux couleurs sont différentes. Mais cet écart est subtil, et pour obtenir une différence de couleurs visible par l'un, et non par l'autre, la maîtrise du traitement de la couleur et de sa perception sont fondamentales.

Vous avez dit "métamérisme" ?

La solution retenue par le projet anti-caméscope faisait appel à une caractéristique très particulière de la perception de la lumière : le métamérisme.

Détour par le son

Pour expliquer le principe à l'œuvre dans ce projet, prenons l'exemple de deux pianos : un instrument classique, et un piano numérique. Frappons successivement la même touche "la" des deux pianos, avec la même intensité, et relâchons-la au bout du même temps. Sommes-nous capables, à l'oreille, de différencier les deux sons ? Ce ne devrait pas être facile, car les fabricants de pianos numériques s'efforcent bien sûr de les faire "sonner" exactement comme un instrument classique.

Or la note jouée aura beau être sensiblement la même (attaque, hauteur, durée et volume identiques), il reste que la manière dont elle est émise dans les deux cas est différente. Pour l'instrument classique, un marteau frappe une corde, qui émet une onde sonore. Un instrument numérique, lui, produit un signal électrique de synthèse qui fait vibrer la membrane d'un haut parleur pour produire l'onde. Ces deux ondes portent ainsi la signature de leur mode d'émission : leur spectre est différent.

En conséquence, même si les fabricants de pianos numériques s'efforcent d'obtenir un spectre perçu de la même manière par l'auditeur que celui d'un instrument classique, un musicien saura faire la différence entre le meilleur des pianos numériques et un instrument de concert, non pas grâce à la note, qui est la même, mais par le spectre, le timbre de l'instrument.

Retour à la couleur

Transposons cette analogie dans le domaine de la couleur. Sur la figure 1 ci-dessous, les deux courbes jaunes représentent deux spectres différents émis par deux systèmes de reproduction d'images au fonctionnement bien distinct (un écran plat et un vidéoprojecteur par exemple).

Si ces systèmes sont bien réglés, il est possible de faire en sorte qu'un même observateur A perçoive de manière identique une couleur produite par ces deux systèmes. La technique utilisée a beau être différente, engendrant une signature lumineuse et un spectre différents : l'œil de cet observateur ne s'en rend absolument pas compte. Pour reprendre l'analogie avec l'onde sonore, tout se passe comme si le meilleur musicien du monde ne parvenait plus, sur une même note, à dissocier le timbre du piano numérique et celui de l'instrument classique.

Sur la figure 1 réalisée par Laurent Blondé, on remarquait des courbes bleues, vertes et rouges : elles correspondaient à la sensibilité de l'œil de l'observateur A pour ces trois couleurs. Imaginons maintenant un observateur B, dont l'œil présenterait des pics de sensibilité différents (figure 2 ci-dessous), et demandons-lui de faire la même expérience que A : comparer les couleurs émises par l'écran et le vidéoprojecteur, réglés de la même façon.

Les ingénieurs de Technicolor se sont aperçus que B allait pouvoir différencier les couleurs qui semblaient identiques à l'observateur A. Autrement dit, les couleurs qui étaient métamères pour A ne le sont plus pour B.

Un échec fructueux

Le projet anticaméscope venait de buter sur un obstacle de taille. La mention "Copie illégale" intégrée dans le film projeté était certes toujours visible par les camescopes, mais elle l'était aussi par certains spectateurs dans la salle !

Pour résoudre cette difficulté, une équipe de Technicolor a développé de 2005 à 2009 des solutions techniques. Elles consistaient à équilibrer les spectres présentés pour chaque couleur afin de satisfaire l’ensemble des spectateurs d’une salle. De nombreux tests et simulations ont permis aux ingénieurs de trouver une solution.  Une mise en œuvre efficace a été démontrée, en configuration réelle, dans une salle de cinéma numérique.

Catégorisation

Afin d'étudier plus avant le phénomène, Laurent Blondé a engagé en septembre 2008 un doctorant dans le cadre d'une thèse CIFRE : Abhijit Sarkar. Depuis lors, à partir de travaux théoriques et d'expérimentations, ils ont pu mettre en évidence une segmentation de la population générale en un nombre restreint de catégories selon que les personnes discernaient ou non des couleurs qui étaient métamères pour d'autres. Cela sans même considérer les anomalies caractérisées telles que le daltonisme.

 

L'identification de ces catégories permet d'envisager de nouvelles applications, et ouvre de vastes champs de recherche et pour des applications où la qualité de la restitution de la couleur est primordiale (cinéma, presse haut de gamme, peintures industrielles, etc.). La recherche fondamentale est un autre domaine d’utilisation, par exemple pour optimiser les protocoles de tests psychovisuels en identifiant les catégories colorées des observateurs.

Les travaux de Laurent Blondé semblent donc faire mentir le proverbe : des goûts et des couleurs il est parfois fructueux de discuter !

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