Informations

Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur la 3D, les images et films en relief

Posté par:

Qu’est-ce que la 3D ?

La 3D (3 Dimensions) et la représentation d’une image sur les 3 axes X, Y et Z, c’est à dire sur l’axe horizontal, le vertical et la profondeur. Si on imprime une telle image sur du papier photo ou qu’on l’affiche sur un écran on ne peut que percevoir une vue en deux dimensions sur les axes X et Y, la profondeur ne pouvant pas être reproduite sur une surface en 2D.

Alors comment pouvons nous voir une image 3D sur une surface 2D ? that is the question…

Qu’est-ce que le relief ?

bloc_relief_departementLa perception du relief se construit au niveau de notre cerveau. C’est lui qui fait tout le travail avec l’aide de nos deux yeux.
Quand on regarde quelque chose, un objet, une personne, quoi qui ce soit, l’œil droit et l’œil gauche voient deux images légèrement différentes du à l’écart entre nos deux yeux. Au plus l’écart est important, au plus la sensation de relief est perceptible.

Expérience:

Pour illustrer cela, nous allons faire une expérience. Munissez vous d’un stylo et de vos deux yeux (ça peut servir).

stylo1Si vous êtes un cyclope ou borgne, inutile de vous fatiguer, cela ne fonctionnera pas, passez directement au chapitre suivant 😕 .

  • Positionnez le stylo face à vous verticalement aligné sur votre nez, au milieu de votre visage en somme,
  • Rapprochez le stylo à environ 15 à 20 cm de vous et fixez l’objet,
  • Essayez de repérer un point particulier, par exemple le clip (Partie pour bloquer le stylo dans la poche), que vous mettez face à vous,
  • Fermez l’œil gauche et observez,
  • Ouvrez l’œil gauche et fermez le droit, observez,
  • Maintenant, fermez alternativement, l’œil gauche, puis le droit une fois par seconde, qu’observez-vous ?
  • Si vous êtes attentionnés, vous verrez que le clip bouger tout seul… Oups!

Ce qui se passe en fait, est que votre œil gauche voit le stylo d’un certain point de vue et le droit le regarde depuis une autre position du à l’écart entre les deux yeux.

Votre cerveau interprète ces deux images et vous fait ressentir le relief du à la perception des deux points de vues différents.

Trop puissant le truc!

Quand on joue à un jeu en 3D que l’on regarde sur un écran 2D, on ne voit pas le relief mais on arrive à le comprendre grâce aux mouvements de la caméra qui génère évidemment des images différentes depuis des points de vue différents.

Création d’une image en relief

HDC-810Nous l’avons bien compris, pour réaliser une image en relief il nous faut deux photographies, une pour chaque œil, prises sur le même plan horizontal avec un écart plus ou moins prononcé et visant le même sujet.

On peut utiliser le même appareil photo, ce qui permet de régler facilement l’écart, ou bien en utiliser un du commerce avec deux objectifs.

Si l’on veux un relief naturel, on prendra les deux photos avec un écart correspondant à celui des deux yeux soit environ 6 cm.
Si  l’on veux accentuer le relief on prendra les deux photos avec un écart plus important.

Par exemple, on voudrait prendre un village pour un rendu en relief vu depuis le petit mont se trouvant en face.
Avec un écart de 6 cm, nous obtiendrons une vue en relief naturel, par contre si on effectue les deux prises de vue avec 20 m d’écart on aura l’impression de voir le village comme une maquette. Bien vu l’aveugle.

La perception du relief est donc bien due à la différence de point de vue entre les deux photographies.
Au plus on est proche de l’objet, au plus l’impression de relief est accentuée.

Preuve en est, quand on regarde les étoiles, celles-ci nous paraissent sur le même plan, alors quelles ne le sont pas du tout.
Ceci est du à l’éloignement par rapport à notre position sur la terre et notre écart minable de 6 cm entre les yeux.
Pour appréhender l’espace en relief, il faudrait pouvoir prendre deux photographies avec deux télescopes positionnés sur un même axe qui viseraient un point commun avec un écart de plusieurs centaines d’années lumière… Ce n’est pas demain la veille, mais ce serait sympa à faire, non ?  Idée à creuser pour les quelques siècles à venir.

On peut-aussi imaginer photographier une partie de l’espace, la première photo prise au milieu de l’hiver, la seconde au milieu de l’été pour avoir un écart suffisant (Environ 300 millions de km). Cela a déjà peut-être été fait, je n’en sais rien, mais à tester le cas échéant.

Voir l’image en relief

C’est bien joli tout ça, j’ai maintenant mes deux photographies, et je suis ennuyé comme une poule avec une brosse à dents.

Comment puis-je faire pour que chaque œil puisse voir chacune des images différentes ?

Il existe de nombreuses manières de le faire et ce n’est pas une nouveauté.

Image en relief sans lunettes spéciales

Voici une expérience intéressante. Je vous préviens c’est sans danger mais un peu fatigant pour les yeux.
Nous avons ci-dessous deux images. Si on observe bien, on voit bien les différences, notamment au niveaux des étoiles. C’est parti mon kiki:

  • Prenez votre temps pour cette expérience, pas de panique,
  • Approchez vous de l’écran à 15 cm environ, et accoutumez-vous un petit moment,
  • Essayez d’aligner les deux images en commençant à loucher,
  • Après un petit moment, vous allez voir trois images,
  • Maintenant, essayez d’aligner parfaitement l’image du milieu,
  • Pas facile, mais après un instant d’accoutumance, vous verrez l’image en relief.

images-3d-sans-lunettes

L’imagerie lenticulaire:

Souvenez-vous des cartes postales en relief, elles utilisent le principe de l’imagerie lenticulaire 3D.

On découpe les photographies en fines bandes verticales et on intercale un morceau sur deux, droite, gauche, droite, gauche etc. On applique ensuite le filtre lenticulaire par dessus ce qui donne le résultat ci-dessous.

reseau-lenticulaireAvec ce système de base on arrive à séparer les deux vues et à voir les images en relief, notre cerveau se débrouille comme un grand.

En février 2011 Nintendo sortait sa console de jeu basée sur ce principe.
Chose amusant, 35 ans plus tôt, pendant mes études d’électronique en 1975, j’imaginais une mini télévision qui aurait utilisé un tube cathodique stéréoscopique partant de la même idée mais basée par une séparation triangulaire.

Visiblement mon principe était correct car il a été utilisé plus de trois décennies plus tard… Et toc…
J’ai le dessin original à la maison pour ceux qui seraient septiques. Avec une analyse au carbone 14 on devrait pouvoir retrouver la date du griffonnage. 😛

D-Delevoye-TV-Stereo-1975 Parallax_barrier_vs_lenticu
Principe d’une télévision stéréoscopique
dessinée au stylo à bille en 1975
sur le coin d’un bureau par
votre serviteur…
 Principe utilisé par les consoles
de jeu à partir de 2011

Le stéréoscope:

Le stéréoscope utilise la vision parallèle. Certains appareils utilisent des cartes avec deux rangées de photos, une par œil. Plus besoin de loucher et autres tortures, il suffit de regarder dans l’appareil. Après un instant d’adaptation les images apparaissent en relief.

stereoscopie-art-de-la-vision-en-relief21 stereoscope-Lestrade-bleu-2vues

 

Image en relief avec équipement spéciale

Les lunettes anaglyphes:

On s’approche de la vérité…

lunettes_3D_bicoloresLes lunettes anaglyphes permettent de séparer deux images par filtrage de couleurs.

Un projecteur envoie une image bleue (ou verte plus couramment) pour l’œil gauche, l’autre une rouge pour l’œil droit.

Les images réfléchies depuis l’écran arrivent sur les lunettes qui filtrent chacune la couleur opposée.
Résultat des courses, chaque œil ne reçois qu’une image sur les deux, d’où, miracle, l’image 3D apparait à vos yeux éblouis. Ce type de photographie peut être aussi imprimé.

anaglyphes

Petit bémol à ce système, il ne respecte pas les couleurs du sujet d’origine mais c’est déjà un bon début.

Si vous avez une paire de lunette anaglyphe quelque part, regardez l’image ci-dessous en cliquant dessus pour l’avoir en plein écran.

Cathedrale

Les lunettes polarisantes:

La vérité est là… à un poil près…

polaris_blogLes lunettes polarisantes utilisent le même principe que l’anaglyphe, seule différence, nous allons pouvoir garder la chromatique de l’image d’origine et ce sera beaucoup plus fidèle d’un point de vue du rendu.

C’est le principe qui est aujourd’hui utilisé dans les salles de cinéma.

Prenons une source lumineuse, une ampoule, ou une grosse lampe comme le soleil. Ceux-ci émettent des rayons lumineux dans tous les sens de façon anarchique. Pour mettre un peu d’ordre dans ce bazar, on peu filtrer que les rayons oscillants horizontalement et rejeter tous les autres et regardant au travers de lunettes polarisantes ou un filtre approprié.

polarisantCeci est utilisé en optique, pour des filtres que l’on met sur les objectifs d’appareils photos et des lunettes polarisantes.
Ainsi, on peu filtrer les rayons réfléchis sur l’eau pour ne pas voir le reflet du ciel et permettre de mieux apercevoir les petits poissons qui se trouvent sous l’eau quand on regarde la surface d’un lac ou d’un étang.

Une paire de lunettes polarisantes aura la même polarisation sur les deux verres pour ne garder que les rayons lumineux qui nous intéressent.

 

Pour un filtrage à but d’utilisation dans une projection en relief, on équipera les lunettes avec un filtre polarisant horizontal pour un verre et un vertical pour l’autre.
On équipera aussi le projecteur de ces deux filtres pour ordonner les rayons lumineux dans le bon sens dès la source.

projection-3D

experience_filtresYoupiiii!!!! ça marche; oui mais! dirais-je.

Si on prend des lunettes polarisantes 3D bon marché, la filtration risque de ne pas être parfaite. Il peut y avoir des morceaux d’images de droite qui passent dans l’œil gauche et vice-versa, c’est très désagréable. J’ai constaté cela dans les salles de cinéma avec les lunettes vendues à l’accueil. Peut-être faudrait-il investir dans une bonne paire de lunettes 3D polarisantes achetée chez un opticien.

Toujours est-il qu’il faudrait que les filtres au niveau du projecteur soient d’excellente qualité.

Les lunettes 3D actives:

Là ça commence à devenir vraiment sérieux, grâce à l’intégration de l’électronique.

C’est le système employé pour les téléviseurs 3D.

Le téléviseur 3D va afficher alternativement une image pour l’œil droit, puis l’œil gauche et ainsi de suite…. 48 fois ou 60 fois par seconde suivant la résolution d’écran… passons.

Par comparaison, en cinématographie, les films projettent 24 images par seconde. Dans les deux cas, on joue sur la rémanence rétinienne, on ne voit pas du tout de clignotement des l’images.
Les lunettes vont se synchroniser avec l’écran de TV en obturant l’œil gauche lors de l’affichage de l’image destinée à l’œil droit et vice-versa, tant et si bien, que la rémanence rétinienne faisant son office, le cerveau verra les deux images en même temps et pourra tranquillement œuvrer à son calcul savant de relief.

lunettes-actives

Les casques 3D actifs:

Les casques 3D actifs reprennent le principe du stéréoscope vu plus haut, une image pour chaque œil en même temps.

Cerise sur le gâteau, vous êtes en immersion totale, le décor change en fonction de la rotation de votre tête. Visitez Paris et sa tour Eiffel depuis votre fauteuil, regardez les oiseaux dans le ciel et les bâtiments se trouvant autour.

Attention toutefois au « mal de mer » avec l’utilisation d’un tel casque. En effet, lors de vos déplacements virtuels, votre oreille interne qui régie l’équilibre, n’est pas sollicitée de la même façon. Or dans la vie, chaque mouvement, chaque accélération, fait bouger le liquide endolymphe qui donne des informations au cerveau pour maintenir votre équilibre et ne pas vous casser le nez dans les escaliers.

Votre cerveau se trouve dans un paradoxe, vous bougez virtuellement sans ressentir réellement le mouvement. Cela provoque des envies de vomir si on n’a pas l’habitude.

Ce doit être génial à utiliser sur des jeux 3D mais prévoyez la bassine au cas où.

oculus

Une petite vidéo pour illustrer cette partie:

Application dans un jeu vidéo:

  • Ouvrez la vidéo ci-dessous en écran plein,
  • Positionnez-vous à environ 1 m de l’écran,
  • Appliquez la technique en louchant pour superposer limage du milieu.

Vous remarquerez que l’image parait plus petite mais bien plus nette.

L’holographie:

holo2La vérité est là, pour demain

L’holographie est une technique qui permet de réaliser des images en relief avec la visualisation directe en 3D en regardant le support à la lumière naturelle.

La réalisation de la photographie s’effectue avec une lumière ordonnée grâce à un laser.
Ce rayon laser et tout d’abord séparé en deux:

  • Le premier rayon est envoyé directement vers la plaque photographique par un jeu de miroir, c’est le rayon de référence,
  • Le second rayon est envoyé sur l’objet à photographier, c’est le rayon objet,

La lumière réfléchie par l’objet vient croiser le rayon de référence sur la plaque photographique ce qui crée des interférences dues à un décalage de phase entre les deux rayons. (Heum!, bon, d’accord)
Sans entrer dans des explications mathématiques compliquées, le décalage de phases est due à la distance parcourue par les deux rayons lumineux qui parcourent des distances différentes.

  • Le premier rayon direct est pur,
  • Le second subit des déformations du fait de sa réflexion sur l’objet,

Le croisement des deux rayons imprime des ondes plus ou moins biscornues sur la surface de la plaque photographique, ce sont les interférences.

hologramme

Une fois le support réalisé, il suffit de trouver une source de lumière suffisamment importante, une lampe halogène est très bien pour cela.
Les rayons de lumière réfléchis par le support subissent des déformations dues à ce qui a été réalisé par l’opération précédente. L’œil droit et l’œil gauche reçoivent deux images différentes d’où la vue de l’objet en relief.

A mon humble avis, l’avenir de la 3D est là avec la projection directe d’images ou de films holographiques.

Les premiers smartphones holographiques sont bientôt disponibles. Regardez cette vidéo étonnante.

 

Encore plus fort,

 

Les premiers appareils grand public commencent à arriver. Cette technologie est en pleine évolution, il y a fort à parier que demain apparaitront les premières télévisions holographiques et après-demain les projections sans lunettes dans nos salles de cinéma.

Je pense que vous avez maintenant tous compris le principe. Vous allez pouvoir frimer lors de vos soirées entre amis et en famille. 😀

J’espère que ma petite synthèse aura éclairé votre lanterne. N’hésitez pas à déposer des commentaires.

A très bientôt dans de nouvelles aventures.

0
  Articles en relation

Ajouter un commentaire


Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.

HTML Snippets Powered By : XYZScripts.com