Un centralien à l'honneur

Henri Gouraud (ECP 67)

CHEVALIER de l'Ordre National du Mérite

Le 1er février 1997, le Général Fauchon de Villeplée (ECP 31), procédait, au nom du président de la République, à l'investiture de d'Henri Gouraud dans l'Ordre National du Mérite. Cette cérémonie, tenue en présence de sa famille et de ses amis, s'est déroulée à deux pas du Laboratoire d'Aérodynamique Eiffel, toujours en fonction. Cette journée s'accomplissait donc sous le signe de la rémanence des idées fortes.

En tant qu'invité à cette cérémonie, j'avais le rôle implicite d'y représenter l'Ecole Centrale Paris. Les éléments ici rapportés sont inspirés, pour une bonne partie, de l'allocution que prononça le Général de Villeplée.

Si le nom de Gouraud est évocateur pour tous les praticiens de l'informatique graphique (Conception Assistée par Ordinateur et Synthèse d'Images), l'invention d'Henri Gouraud est néanmoins connue de tous, par l'ampleur qu'elle a prise depuis sa parution en 1971, comme vous le constaterez par cette courte biographie et surtout par les applications toujours actuelles de son travail.

Le nom de Gouraud est mondialement célèbre tout comme celui d'un autre inventeur français, Pierre Bézier, auquel nous devons les courbes et surfaces paramétriques qui portent son nom. C'est également à un autre compatriote, d'origine vietnamienne, Bui Tuong Phong que nous devons un algorithme, dérivé dans son principe d'interpolation de celui de Gouraud, qui porte le nom, lui aussi, de son inventeur. Ces faits historiques permettent de situer l'importance de l'activité infographique française à sa juste place dans un contexte de science et de haute technologie très dominé par la culture nord-américaine.

En honorant Henri Gouraud, c'est non seulement toute la communauté centralienne qui est à l'honneur mais aussi toute la communauté infographique française, laquelle compte d'ailleurs de plus en plus de centraliens.

Henri Gouraud n'est pas le premier centralien de la famille ; ainsi, son arrière grand-père, Alfred Donon (ECP 1871), a laissé un nom dans les industries métallurgiques. Son grand-père, centralien lui aussi (ECP 1927), dont la principale invention fut celle d'un canon électrique dont un modèle dérivé est en cours d'installation à l'Etablissement technique de Bourges dans une salle qui portera son nom.

Les importantes étapes de sa carrière peuvent être résumées :

• Effectue ses classes préparatoires aux concours d'entrée aux Grandes Ecoles au Prytanée Militaire de La Flèche.
• Admis à l'Ecole Centrale des Arts et Manufactures en 1964 (promotion 67). L'informatique n'est pas encore enseignée à l'école mais le premier ordinateur y arrive en 1966, et avec deux autres camarades, l'utilise pour un exercice de calcul de turbines. Cela lui vaut une mauvaise note, car avec la machine, “ça devient trop facile!”.
• Se spécialise en Automatique et Informatique à Sup'Aéro. Il y rencontre deux jeunes polytechniciens enseignants, fraîchement rentrés des USA, et qui l'encouragent vivement à y aller.
• Ph D en 1971 au département Informatique de l'Université d'Utah à Salt Lake City, dirigé par David Evans et où il travaille avec Ivan Sutherland.
• Atteint par la limite d'âge (27 ans !) il rentre en France pour effectuer son service Militaire au Groupe de Recherches Opérationnelles de l'Armée de l'Air.
• Entre ensuite chez Tecsi, jeune société de conseil en informatique créée par ses anciens professeurs de Sup'Aéro, filiale de CIT Alcatel dans le groupe CGE. Il y restera 10 ans.

• Participe au démarrage du Centre Mondial Informatique pour la Ressource Humaine en 1982, mais quitte cette aventure ratée au bout de 18 mois pour fonder avec ses amis Patrick Baudelaire, Michel Gangnet et Bernard Scherrer la société Tangram spécialisée dans l'informatique graphique. Pendant l'été 85, Bernard Scherrer se tue en montagne, emportant avec lui un des projets de Tangram, et en Septembre 86, un des gros clients de Tangram dépose son bilan avec une importante facture impayée forçant Tangram à rechercher un partenaire.
• Entre chez Digital Equipment Corporation (DEC) qui rachète Tangram et son équipe pour démarrer en Europe son Laboratoire de recherches en informatique. En 1994, Digital ferme son laboratoire européen ; il rejoint alors le groupe nouvellement formé chargé du développement commercial de l'Internet pour Digital.

Les premières images numériques apparues en infographie consistaient le plus souvent en une description filaire des objets représentés (parfois l'expression "fil de fer" est employée) ; cette forme d'affichage est l'analogue du dessin au trait. Mais, le tracé des contours d'objets devient rapidement confus lorsque le nombre de traits augmente ; les programmes d'élimination des parties cachées pour l'observateur virtuel sont laborieux et pas toujours efficaces. Une représentation par des éléments de surface, réduits à des portions de plans figurées par des polygones colorés, s'avère plus pertinente. Cette représentation polygonale aux arêtes vives soulignant les discontinuités de l'éclairement virtuel sera améliorée par l'algorithme de Gouraud. Le lissage des ombrages proposé par Henri Gouraud repose sur une loi d'interpolation bilinéaire des "intensités" de la lumière virtuelle rapportée aux sommets des polygones de cette représentation géométrique. Cet algorithme fonctionne comme une illusion d'optique où le caractère lisse des surfaces apparait "réaliste". Il fait entrer la notion de lumière et d'ombre propre dans l'image calculée. "L'algorithme de Gouraud" est particulièrement remarquable par sa longévité. Dans un domaine où toute nouveauté ne dure que quelques années, il fête ses 25 ans et s'impose encore à tous. Car les algorithmes concurrents n'ont pas la même simplicité qui permet une grande cadence de calcul. Aujourd'hui, après la CAO ou l'Architecture ce sont les jeux vidéo et les créations multimédia qui se sont emparés de l'Ombrage de Gouraud ou "Gouraud Shading" pour enrichir le réalisme des scènes et des personnages ; les méthodes de calcul d'images par radiosité, issues des modèles de transfert radiatif en infra-rouge, exploitent aussi intensément l'algorithme de Gouraud et produisent les meilleures images de simulation. Ces techniques sont très appréciées en architecture pour des rendus photométriques, des aides à l'éclairage intérieur ou urbain.

Mais Henri Gouraud fut frappé, comme d'illustres prédécesseurs, par le problème de la repésentation du visage humain et des difficultés qui lui sont inhérentes. Il appliqua son algorithme de lissage à la représentation en 3D du visage de son épouse en 1971. Ce travail de pionnier sur la première représentation d'un visage humain en synthèse d'images a ouvert de nombreuses applications dans de nombreux secteurs de l'industrie, et pas seulement de l'image. Les images produites en noir et blanc de très haute qualité (les moniteurs vidéo couleur n'existaient pas encore) furent enregistrées sur un imageur cinéma. On peut retrouver ces documents dans de nombreuses revues ou livres où elles ont été publiées (La Recherche, Arts et Manufactures, Principles of Interactive Computer Graphics, etc.). L'image numérique de ce visage figure en bonne place au Musée de l'Informatique de Boston. Ces documents historiques ont été exposés en même temps que nos travaux récents sur les visages 3D effectués avec des élèves de l'ECP à l'occasion de l'exposition, interne à l'école, des réalisations artistiques de ses personnels. Ce thème artistique, scientifique, technique et pédagogique tout à la fois dont nous nous sentons héritiers, c'est à Henri Gouraud que nous le devons.

Patrick Callet, 12 mars 1997

adresse électronique : callet@lgi.ecp.fr