La stereoscopie: l'art de la vision en relief

Le système de projection IMAX 3D est composé de deux projecteurs (l'un pout l'oeil gauche et l'autre pour l'oeil droit). L'image de chaque projecteur est polarisée d'une certaine façon avant d'être reflétée par l'écran et de revenir dans notre oeil à travers les lunettes 3D, indispensables au processus. Comme elles sont polarisées de la même manière que les projecteurs, l'oeil gauche ne capte que l'image du projecteur de gauche tandis que l'oeil droit ne capte que l'image du projecteur de droite. Le mouvement du film par « boucle déroulante » est l'une des spécificités du projecteur IMAX, Cette boucle faisant avancer le film horizontalement dans le projecteur. Ci-dessous, le diagramme du projecteur IMAX:

Chapitre 7: Autostéréoscopie 

7.1 Définition :

Auto-stéréoscopie : Terme improprement étendu à toute vision relief sans lunettes. A l'origine il désignait les seules doubles images à regarder en faisant un effort de parallélisme de notre regard malgré la proximité de l'image.

7.2 Les différents systèmes d'autostéréoscopie :

Il existe plusieurs systèmes d'autostéréoscopie, dont les principaux sont les réseaux lignés et lenticulaires, à écran holographique, à barrière de parallaxe, à illumination, et avec prisme.

7.2.1 Autostéréoscopie à réseau lenticulaire :

L'auto-stéréoscopie avec réseau lenticulaire s'obtient en plaçant à la surface de l'écran regardé, un réseau de micro-lentilles, dit réseau lenticulaire. L'image projetée derrière le réseau doit être composée de micro-images imbriquées représentant la scène filmée sous des points de vue différents. L'observateur, s'il se place sur une des bonnes positions par rapport à l'écran, voit avec chaque oeil, au travers de chaque lentille, des pixels différents. Sur chaque oeil se reconstitue une image complète différente. Ce dispositif a été inventé pour la photographie par Maurice Bonnet sous forme de lentilles cylindriques.

En France, Pierre Allio a adapté l'idée en 1987 à la télévision numérique et grâce à toute une série d'innovations qui vont de la prise de vue à la restitution en passant par l'encodage. Il est en mesure aujourd'hui de commercialiser une solution opérationnelle: l'alioscopie. En fait, le procédé de l'inventeur français, consiste à utiliser une seule caméra et de plus un modèle standard.

Un système de lentilles spéciales disposé devant l'objectif d'un caméscope classique assure l'enregistrement de quatre images avec des points de vue légèrement différents.

Lors de la relecture, un traitement informatique en temps réel alterne les différentes images sur les pixels Rouge-Vert-Bleu disposés devant un réseau lenticulaire vertical dont chaque colonne recouvre quatre pixels successifs.

Initialement étudié pour l'imagerie médicale, le dispositif est commercialisé sous la marque Alioscopy et utilisé par quelques entreprises. Mais le prix de l'écran, plus du double de celui d'un écran plat standard, en limite la diffusion.

Et le bloc optique ne doit pas être donné non plus, même si une solution alternative n'utilisant que deux images ouvre la voie à un procédé stéréoscopique en vision directe.

Cette technique de réalisation d'images en relief sans lunettes nécessite un codage et un décodage.

Le codage: un système de lentilles spéciales disposé devant l'objectif d'un caméscope classique assure l'enregistrement de quatre images avec des points de vue légèrement différents. C'est un premier réseau lenticulaire.

Le décodage: un second réseau lenticulaire placé devant l'écran "recompose" ces points de vue en une image pour chaque oeil.

Le principe du réseau lenticulaire : est montré sur cette figure, on voit en coupe quelques lentilles cylindriques 1, 2, 3,..., de largeur exagérée pour que la figure paraisse plus claire. Les points notés sont les traces des axes des lentilles cylindriques. Les objectifs des prises de vue sont placés loin à l'échelle de la figure, dans les directions G et D. Ils donnent d'un même objet, par chacune des lentilles cylindrique, des images notées G1, D1, G2, D2... etc. Dans le plan de plaque photographique.

La photographie obtenue peut alors être observée directement, sans aucun instrument, sans lunettes spéciales, en relief et en couleur, car à toutes les images G1, G2,...etc. Correspond une même direction où peut être placé l'oeil gauche, et aux images de droite une direction où se place l'oeil droit. Chacun des yeux ne voit donc que les images du bon coté.

7.2.1.1 Nouvelles techniques de la télévision en 3D :

De plus en plus d'écran tv et moniteurs informatiques à réseau lenticulaire(ou barrière parallaxe) se développent. La définition des écrans, LCD ou plasma ne permet pas un très grand nombre de perspectives. Certains fonctionnent avec deux seulement, d'autres avec quatre mais la distance d'observation est fixe (selon l'écartement de vos yeux) et si on bouge on perd le relief, il s'inverse, surtout avec deux perspectives seulement, il faut rester la tête fixe, donc si le film dure trop longtemps cela devient très vite fatiguant.

Une technologie permet aujourd'hui de voir le relief à plusieurs distances, elle va jusqu'à huit perspectives et fonctionne avec un réseau en diagonale. En fin 2007, une télévision a apparu avec cette technologie, mais comme les films

relief à huit perspectives sont rares un logiciel est capable d'en créer à partir de deux seulement. Cependant comme la quantité dans le monde de film3D bien qu'énorme, est loin de celle des films plats « 2D » il va être utilisés des circuits ou des logiciels convertisseurs de vidéo 2D en 3D.

Le réseau lenticulaire

7.2.2 Autostéréoscopie à barrière de parallaxe :

Son principe est essentiellement le même que l'auto-stéréoscopie à réseau lenticulaire (également utilisée en vidéo), à la place duquel un filtre (la barrière) distribue en alternance les points de vue destinés à l'un ou l'autre des deux yeux. La barrière de parallaxe est plus ancienne que l'écran lenticulaire. 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.

Le champion de cette technologie est japonais. Sharp est le premier constructeur à avoir d'abord proposé un ordinateur portable 3D au grand public, puis un écran LCD 15 pouces. Son premier avantage sur la stéréosocopie : on passe de la 2D à la 3D en appuyant sur un bouton. L'écran n'est pas condamné à travailler en 3D.
Lors du passage en 3D, l'image passe à travers une "barrière parallaxe", un filtre dont le rôle est dédoubler l'image et de donner à chacune une orientation différente. Une première image est envoyée à l'oeil droit, une deuxième, vue d'un angle légèrement différent, arrive sur l'oeil gauche. Chacun des yeux récupère donc une image qui lui est propre, que le cerveau additionne en recréant cette impression de relief.

7.2.3 Autostéréoscopie à illumination :

Auto-stéréoscopie avec illumination : Il s'agit d'une variante de la barrière de parallaxe, L'écran est composé de deux plans : un écran à cristaux liquides, et juste derrière un autre écran composé de fines colonnes illuminées séparées entre elles par des zones sombres. Il y a une colonne de lumière pour deux colonnes de pixels de l'écran LCD. L'observateur voit la colonne de lumière à travers la colonne paire de pixels pour son oeil gauche, et à travers la colonne impaire de pixels avec son oeil droit.
Sharp et Nec auraient commercialisé ces écrans. On ne trouve dans le commerce, aux USA et depuis 2004 seulement, qu'un ordinateur portable Sharp Actius pourvu d'un tel écran.

7.2.4 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.

7.2.5 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.