La stereoscopie: l'art de la vision en relief

Chapitre 1 : La vision stéréoscopique 

1.1. Définition :

La stéréoscopie (du grec stéréo : solide, scope : vision) est l'ensemble des techniques mises en oeuvre pour reproduire une perception du relief à partir de deux images planes.

Qu'est-ce que c'est que la vision stéréoscopique ?

Si vous avez une vue à peu près correcte des deux yeux, savez-vous que vous pratiquez sans le savoir la vision stéréoscopique ? Pour vous faire sentir ce qu'est la vision stéréoscopique,  je vous propose une expérience relativement simple :
Regardez des objets à 2 ou 3 mètres de vous pendant 4 ou 5 secondes. En continuant de regarder, placer une main devant l'un de vos yeux pour lui boucher la vue. Restez ainsi 4 ou 5 secondes. En alternant ainsi la vision "avec deux yeux", et la vision "avec un seul oeil", vous remarquerez sans doute que lorsque l'on utilise les deux yeux, on a beaucoup plus la sensation du volume et du relief, l'image parait plus plate lorsqu'elle est vue d'un seul oeil... La sensation de relief que donne la vision avec les deux yeux s'appelle la stéréoscopie.

En effet, en regardant deux images différentes et en mettant notre main une fois sur l'oeil gauche une fois sur le droit, on voit successivement ce que voit l'oeil droit, et ce que voit l'oeil gauche. Si vous comparez les deux images celle "vue de l'oeil droit" et celle "vue de l'oeil gauche", vous verrez des petites différences : la position horizontale d'un objet proche par rapport à un objet loin n'est pas la même entre les deux images.

Voici ci-dessous deux photos : une prise à l'emplacement de l'oeil gauche, et une prise à l'emplacement de l'oeil droit :

On voit bien, par exemple, que la position de la voiture par rapport a la personne n'est pas la même pour les deux yeux. Sur l'image vue par l'oeil gauche, on voit les objets de premier plan décalés vers la droite et sur l'image vue par l'oeil droit ils sont décalés vers la gauche.
Nos deux yeux ne voient donc jamais la même chose !  A partir de deux images légèrement différentes, le cerveau parvient à reconstituer une scène en relief ! Le relief est donc produit à partir des différences entre les images vues par chacun des deux yeux.

1.2 Physiologie de la vision stéréoscopique :

La vision stéréoscopique est due, en grande partie, aux neurones binoculaires situés dans le cortex cérébral au niveau des zones spécifiques et primaires du traitement de la vision (Aire V1). Ces neurones binoculaires sont les seuls neurones à recevoir l' influx nerveux de deux neurones homonymes de la rétine via la chaîne neuronale.

Les images gauche et droite du même objet, captées en même temps par les deux rétines, sont acheminées au cortex visuel par les nerfs optiques qui se croisent dans le " chiasma", ce qui fait qu'elles sont présentes dans des cellules voisines du cortex visuel.

Les cellules des parties gauche et droite du cortex visuel communiquent aussi par le corps calleux, ce qui contribue au mécanisme de la fusion binoculaire.

Cette double information permet par des mécanismes complexes faisant intervenir d'autres zones du cerveau la perception de l'angle entre l'information visuelle captée par des photorécepteurs d'un oeil et ses homologues de l'autre oeil permettant de percevoir les reliefs et la distance.

De ce fait, les personnes souffrant de strabisme (mauvaise adaptation des zones de photorécepteurs rétiniens homologues) ou les personnes souffrant d'anopsie sur un oeil ont une vision très altérée du relief et de la profondeur.

La vision stéréoscopique est normalement très précise (on apprécie couramment un écart en profondeur de dix centimètres à une distance de dix mètres), de précision inversement proportionnelle à la distance, et limitée en amplitude : on voit difficilement en relief un objet très rapproché ou un objet très éloigné.

La vision stéréoscopique est troublée, sinon empêchée, par divers défauts des images: décalages verticaux, contradictions du relief, excès de parallaxe, "images fantômes" ou vision atténuée de la vue droite par l'oeil gauche et réciproquement, dissymétrie de la luminosité...

1.2.1. La vision stéréoscopique naturelle :

Notre sensation de profondeur découle d'une recomposition de l'espace effectuée par notre cerveau grâce à de nombreux indices.

La perception de profondeur découle de la binocularité mais néanmoins les autres indices se corroborent dans le milieu naturel et ne se contredisent pas.

C'est à la binocularité que les procédés relief font appel.

L'être humain dispose de deux yeux qui lui permettent de percevoir son environnement de deux points de vue légèrement différents. La fusion mentale de ces deux vues permet d'engendrer une image spatiale de notre environnement, un processus purement psychologique. La perception spatiale représente une aptitude typique d'un chasseur, d'un carnivore. Dans ce cas-là, le faible recouvrement des deux champs de vision ne permet guère la perception de la profondeur.

On se rend facilement compte de l'importance de la vision spatiale si l'on regarde avec un seul oeil. Dans ce cas, verser par exemple le contenu d'une bouteille dans un verre cause des difficultés réelles, sauf si l'on se sert de moyens auxiliaires comme par exemple le recouvrement des objets afin d'évaluer la distance entre la bouteille et le verre.

La vision stéréoscopique est une aptitude naturelle chez l'homme. Cependant, le faible écartement des yeux ne permet une vision spatiale que pour notre environnement proche à moins qu'on essaie d'agrandir cette base de manière artificielle comme pour les jumelles ou les télescopes d'artillerie.