Les plus importantes 3DIntroduction
Comment voir en 3D ? Pour voir en 3D il est nécessaire d'avoir 2 angles de vue de la même image puisque nos yeux sont séparés d'environ 6 centimètres. Il y aura une image pour l'oeil gauche et une image pour l'oeil droit. Il faut faire croire au cerveau qu'il voit 2 images différentes prises chacune d'un angle différent pour que celui-ci recompose ces images en une seule image 3D. Après avoir récupéré 2 images, il faut obliger chaque oeil à regarder son image. Pour ce faire il existe plusieurs techniques qui reprennent 2 types de visions :
Deux types de visions :
La vision parallèle et la vision croisée : Il existe une multitude d'images visibles en relief, soit directement, soit par l'intermédiaire de lunettes spéciales. Mais le principe est toujours basé sur la présence d'un couple d'images photographiques légèrement décalées (c'est le principe de la stéréoscopie qui nous permet de voir en 3D). En fait pour expliquer le fonctionnement de la vision 3D, il faut d'abord connaître les deux manières d'observer des images en relief : la première utilise la " vision parallèle ", qui consiste simplement à regarder l'image de gauche placée à gauche avec l'oeil gauche, et celle de droite disposée à droite avec l'oeil droit. Le principe est donc simple, les centres des deux images ne doivent pas dépasser 6 -7 cm, car l'écart entre les deux yeux est généralement de 65 mm. On ne peut donc observer des couples photographiques en vision parallèle uniquement avec des petites images placées côte à côte, ce qui demande quand même une certaine gymnastique oculaire. En ce qui concerne la vision parallèle, on peut citer les autostéréoscopes ; les autostéréogrammes, sorte de papier-peint " uniforme " et qui laissent apparaître une superbe forme en 3D après un instant d'observation - mais difficile à obtenir sans un minimum d'entraînement . Enfin l'autre type de vison, qui nous intéresse ici, est la " vision croisée " qui consiste à mettre l'image de droite à gauche et vice versa. Sans lunettes, voir des couples photographiques en vision croisée est assez difficile puisqu'il faut savoir loucher ; mais dans la vision croisée la taille des images n'est pas limitée. Dans les anaglyphes, les deux images ne sont pas côte à côte, mais superposées. De plus, la taille des images est quasi illimitée ! En fait, les anaglyphes exploitent les deux mécanismes à la fois selon la disposition de la scène photographiée.
1) L'anaglyphe
Un anaglyphe est une unique image colorée sur laquelle on peut observer des dominantes de deux couleurs. Quand on regarde cette image avec des lunettes spéciales composées de deux verres de couleurs différentes identiques aux couleurs de l'image, nous pouvons percevoir un relief. Ils furent donc baptisés" anaglyphes ", qui vient de anagluphos en grec, composé d'ana , " du haut vers le bas " et de glyphe , " ciselure ".
Les lunettes anaglyphes sont composées de filtres, en général ROUGE pour l'oeil GAUCHE, et CYAN (mélange de bleu et de vert) pour l'oeil DROIT.
La synthèse des filtres :
Pour comprendre pourquoi les anaglyphes utilisent les filtres, il est nécessaire de comprendre la synthèse additive et soustractive des lumières colorées : - la lumière blanche composée du spectre lumineux, possède les trois lumières colorées primaires : ROUGE VERTE ET BLEUE, permettent d'obtenir toutes les lumières colorées par superposition ; c'est la SYNTHESE ADDITIVE.
Les filtres obtenus jaune, cyan et magenta possèdent les couleurs COMPLEMENTAIRES. On voit alors que lumière colorée complémentaire + lumière colorée primaire = BLANC. C'est la synthèse additive des lumières colorées. - La SYNTHESE SOUSTRACTIVE, à l'inverse, consiste à " recréer " les lumières colorées primaires à partir des lumières colorées complémentaires : un filtre cyan par exemple, absorbe toutes les lumières colorées de la lumière blanche sauf le bleu et le vert (= cyan), de même pour le filtre rouge. Observez les combinaisons ci-dessous entre un filtre de couleur complémentaire et un filtre de couleur primaire : on constate que CYAN + ROUGE = NOIR. Là se trouve la clé des anaglyphes : le filtre cyan de la partie droite des lunettes " élimine " l'image rouge qui devient très sombre, et l'image cyan devient très claire : l'oeil droit correspondant ne voit alors que l'image de droite. C'est exactement l'inverse qui se passe pour l'oeil gauche qui ne voit que l'image de gauche par effet de contraste.
En observant les diverses combinaisons ci-dessus, on aurait tout aussi bien pu utiliser des lunettes jaune-bleue ou rose-vert, mais la combinaision rouge - cyan offre plus de contraste. Toutefois l'image rouge ne " fusionne " jamais totalement dans le filtre rouge car ce dernier laisse passer le vert très lumineux, même s'il bloque totalement le bleu. En revanche les filtres cyan s'ils sont bons, bloquent totalement le rouge. Si d'autres couleurs interviennent dans l'image, on verra des images " fantômes ", c'est à dire que certains éléments apparaissent doubles car ils traversent les deux filtres à la fois. C'est pourquoi les anaglyphes composés uniquement d'images rouges et cyan donnent un résultat quasi parfait mais elles sont alors en noir et blanc. On peut cependant créer des anaglyphes en couleur, mais le rendu n'est pas le même...
Analogie avec les images réelles :
On comprend donc pourquoi un anaglyphe est visible en 3D : l'image de droite est surtout visible par l'oeil droit quand l'oeil gauche ne perçoit quasiment que l'image de gauche, les deux images étant superposées. Le cerveau analyse les différentes parties de l'image, trouve les points communs et interprète les deux images en un unique " bas-relief " ciselé en relief, comme l'étymologie du mot anaglyphe l'indique.
2) La polarisation
En temps normal, les ondes lumineuses qui nous entourent ne sont pas polarisées, c'est-à-dire qu'elles "vibrent" dans tous les sens. La lumière est dite polarisée quand toutes les ondes qui la composent vibrent dans le même axe. On peut alors définir un plan de polarisation, orthogonal (parallèle) au plan de vibration des ondes lumineuses. Les filtres polarisants ou verres polarisants ont la propriété de ne laisser passer les ondes lumineuses que si elles ont un certain angle de vibration. Il existe 3 types d'onde polarisées :
A) Les ondes lumineuses polarisées linéaires
(Ce schéma s'applique seulement à la polarisation linéaire)
La lumière envoie plusieurs formes d'ondes lumineuses. Les filtres polarisants permettent de ne laisser passer qu'une seule forme d'ondes linéaires quand on les positionne dans un sens, et une autre forme quand on les positionne dans l'autre sens (90°). Les filtres polarisants linéaires sont, par exemple, comme une grille avec des barreaux horizontaux. Seule l'onde qui a une courbe sur un plan horizontal passe, ce qui nous permet de voir l'image d'un œil. Pour voir en 3D, on projette une autre image avec un filtre polarisant placé de sorte qu'il ne laisse passer que les ondes à courbe verticale. Avec ce système on aura deux images projetées avec deux filtres polarisants différents, une pour l'œil droit, et une autre pour l'œil gauche.
B) Les ondes lumineuses polarisées elliptiques ou circulaires
On utilise cette technique au cinéma par exemple. En effet, ils utilisent une polarisation circulaire. Tout cela peut paraître pourtant simple et peu couteux, comme pour l'anaglyphe, mais c'est bien le contraire. Pour la projection dans une salle de cinéma (par exemple) il faut parfaitement superposer les deux images. Il faut également se procurer des filtres en verre, côté vidéoprojecteur, afin que l'intensité lumineuse émise, ne brûle pas les filtres papier. La surface de projection doit impérativement être un écran métallisé ou un écran peint avec une peinture métallisée afin de conserver la polarisation. Tous les appareils (caméras ou projecteurs) doivent être alignés ou superposés soigneusement pour produire un montage stéréoscopique parfait. Ceci demande beaucoup de technique et d'expérience. L'avantage de cette technique comparée à l'anaglyphe, c'est qu'elle admet un plus grand panel de couleur, ce qui permet au spectateur de mieux savourer un film ou une image, et de vraiment se croire en immersion dans la scène. C'est pour cela que, de nos jours, les cinémas utilisent cette technique pour projecter des films en 3D.
3) L'auto-stéréoscopie
L'auto stéréoscopie à l'inverse des autres façons de recréer la 3D, ne nécessite d'aucun dispositif si ce n'est l'œil pour recréer l'effet tridimensionnel. Elle est inventée en 1908 et réalisée en 1920. Il en existe cinq différentes sortes.
(Principe d'écran auto-stéréoscopique)
Le réseau lenticulaire
L'image qui donne une impression de relief est composée de micro lentilles placées à la surface de l'écran, qui constituent les images liées entre elles représentant chacune un point de vue pris sous un angle différent. Le réseau permet d'adresser à chaque œil une image différente, le cerveau de l'observateur reconstitue alors le relief. En 2009 et 2010, pratiquement tous les grands fabricants dont Philips et LG en particulier ont dévoilé leurs écrans auto-stéréoscopiques, qui utilisent pratiquement tous des réseaux lenticulaires.
Auto-stéréoscopie à barrière parallaxe
Également utilisée en vidéo, son principe ressemble à l'auto-stéréoscopie à réseau lenticulaire. La différence est que l'on place un filtre qui distribue en alternance les points de vue destinés à l'un ou l'autre des deux yeux. La barrière de parallaxe est une méthode plus ancienne que l'écran lenticulaire, elle a été crée en 1896. Comme pour le réseau lenticulaire, un bon positionnement du spectateur est nécessaire. Mais contrairement au cas des réseaux lenticulaires les positions latérales pour bien voir l'image entière sont toutes à la même distance du plan de l'image.
Auto-stéréoscopie à illumination
Il s'agit d'une variante de la barrière de parallaxe, en fait constituée de deux barrières de parallaxe superposées. Ce système est inventé en 1987. Il est composé d'un écran à cristaux liquide superposé à un écran composé de colonnes lumineuse d'une largeur de deux pixels. Les colonnes paires sont vues par l'œil gauche et les colonnes impaires par l'œil droit. La console de jeu vidéo Nintendo 3DS utilise ce principe d'auto-stéréoscopie, c'est à dire ne nécessitant aucun dispositif autre que l'écran pour permettre la vision 3D.
Autostéréoscopie à écran holographique
Auto-stéréoscopie avec HOE : un élément Optique Holographique est placé devant l'écran de visualisation. Les images pour les deux yeux sont chacune projetées par un projecteur LCD et réfléchies par un miroir sur un écran convexe. Physical Optics Corporation commercialise des écrans de projection, les HDS™ Holographic Display Screen, qui fonctionnent sur ce principe.
Autostéréoscopie avec prisme
Auto-stéréoscopie avec prisme : un large miroir vient collecter les images stéréoscopiques de deux panneaux LCD, pour les renvoyer sur un prisme. Le prisme focalise précisément les deux images sur le nez de l'utilisateur, avec séparation entre l'oeil gauche et droit. Le système est mono-utilisateur.