La recherche dans le domaine de la cinématographie virtuelle s'est essentiellement focalisée sur des aspects précis de la cinématographie mais n'ont pas adressé les nombreuses interdépendances entre les entités d'une scène. En effet, alors que la majorité des approches prennent en compte le fait que les caméras et lumières sont contraintes par les acteurs, elles oublient que les acteurs sont aussi contraints par les caméras et des lumières. Dans cette thèse, nous adressons ces interdépendances en modélisant les relations partagées par les entités et la topologie de l'environnement. Pour ce faire, nous proposons un langage permettant de décrire formellement une scène avec des contraintes de haut niveau qui représentent les relations des entités, auxquelles sont associés des opérateurs formels permettant d'appliquer ces contraintes géométriquement. Notre seconde contribution est un système de mise en scène cinématographique qui génère des configurations de mises en scène dans un environnement virtuel à partir d'une description écrite dans notre langage formel. Notre troisième contribution est un système de placement de caméras en temps réel générant des rails de caméras dans un environnement virtuel qui sont ensuite utilisés pour guider la caméra en temps réel.