Restituer la 3d à l`écran

Pierre-Olivier
Titouan
Benoit
TPE 1SSI
Dossier: Comment la vision en relief (« 3D ») est-elle restituée sur l'écran?
Comment comprendre l'illusion d'un relief sur un écran sans comprendre comment l'Homme
arrive à percevoir la tri-dimention dans l'espace?
C'est la stéréoscopie qui donne à l'homme cette perspective et cette perception du relief. En
quelques mots, deux images arrivent au cerveau (une par chaque œil), elles sont légèrement
différentes car les yeux sont légèrement décalés donc chaque œil voit la scène selon un angle
différent, les formes et les profondeurs sont donc vu différemment. Ensuite le cerveau réuni les
deux informations et l'Homme perçoit ces différences comme une profondeur de champs ou un
relief. La stéréoscopie est naturellement réalisée et elle est très utile dans la vie au quotidien, pour
versé de l'eau dans un verre par exemple, si nous n'arrivons pas à percevoir la distance du verre,
nous ne pouvons pas positionner la carafe au dessus du verre.
La vision en relief est donc l'adaptation pour le plaisir du septième art d'un mécanisme inné
et utilisé chaque jour. Cette adaptation est composée de plusieurs méthodes, la plus ancienne est la
stéréoscopie par l'anaglyphe, plus récemment la stéréoscopie par polarisation de la lumière puis
toute les nouvelles technologies peu développées encore.
D'abord, la stéréoscopie Anaglyphe, la première méthode de restitution
3D élaborée en 1853 et adaptée au cinéma par les frères Lumières, célèbres
lyonnais développeurs du cinéma.
Elle consiste à voir le relief grâce à la complémentarité des couleurs.
Elle est composée des deux images légèrement décalées pour recréer la
stéréoscopie vue précédemment et ainsi berner le cerveau. Les deux images
sont filtrées. Une en cyan (pour l'œil droit généralement) et une en rouge (pour l'œil gauche donc) et
elles sont ensuite superposées. Il suffit au spectateur de regarder l'image avec une paire de lunettes
avec filtre rouge et cyan. Simplement pour n'avoir que l'image consacrée à chacun des yeux grâce à
la soustraction des couleurs (le filtre cyan filtre l'image cyan qui n'est plus visible par l'œil concerné
et inversement avec l'autre filtre). Le principe est simple et bluffant mais la restitution des couleurs
n'est pas total, l'image perd dans certaines catégories de teinte. De plus, le filtre et la teinte rouge ou
cyan de l'images n'est pas toujours équivalente donc elle passe à travers le mauvais filtre, ce qui
créé des « fantômes ».
Cette méthode est bon marchée et facile à reproduire mais pas totalement fidèle au support
initial ce qui entraine le développement de la « Polarisation ».
Le film « Avatar » sortie en décembre 2009 a ouvert une
nouvelle forme de 3D au grand public. Ce film est diffusé par
polarisation et une distribution de lunettes est effectuée à l’entrée des
salles. La polarisation est un autre moyen de perception en relief qui
utilise aussi la stéréoscopie.
Un filtre polarisant consiste à laisser passer une onde lumineuse
de la lumière suivant son degré de rotation. En clair, un filtre polarisant
horizontal laisse passer que les ondes lumineuses horizontal de la lumière et si l’on pivote le filtre
de 90°, le filtre laisse passer alors que les ondes verticales. Si l’on superpose ces deux filtres, toutes
les ondes lumineuses sont bloquées, il y a donc une absence de lumière, les filtres sont noirs.
On va utiliser ce principe pour créer une image 3D. Nous allons projeter les deux images
stéréoscopique grâce à deux vidéoprojecteurs qui comportent devant leurs lentilles un filtre
polarisant différent qui polarise chacune des images. Le spectateur avec la paire de lunette polarisée
d’un côté vertical et de l’autre horizontal n’aura plus que une seul image visible pour chaque œil et
donc le cerveau n’a plus qu’à reformer le relief fictif par stéréoscopie.
Cette méthode est plus compliquées à mettre en œuvre chez un particulier et plus onéreuse
car il faut des filtres polarisants et des vidéoprojecteurs. Mais le rendu est vraiment satisfaisant et il
n’y a pas de perte dans la qualité de l’image.
Maintenant que l'utilisation des techniques de 3D avec lunettes
sont très répandus et annoncent le renouveau du cinéma, la 3D arrive
chez nous et tend à se passer des lunettes grâce aux nouvelles
technologies.
La télévision 3D repose sur le système de la stéréoscopie par
projection alternée . La captation des images est réalisé par une camera
binoculaire pour créer deux flux synchronisés d'images. Pour la regarder il faut des lunettes dites
« actives » reliées par un infrarouge au téléviseur ou à une borne, elles occultent alternativement
chaque œil, par des cristaux liquides (LCD), pour rester dans le cadre du débit nécessaire qui est de
48 images par seconde. Les premières télévisions utilisent la technique dite de « side by side » qui
consiste à envoyer au téléviseur les deux films juxtaposés pour qu'il les décompressent et recréé le
débit d'images.
La méthode de 3D sans lunettes n'est pas encore très développée sauf sur la Nintendo 3DS
qui à été étudier pour que les deux images soient déviées et arrivé dans l'œil choisi initialement
placé à 30 cm de la console portable. Les seuls téléviseurs 3D sans lunettes sont plus petits qu'un
écran d'ordinateur et adopte les contraintes de la 3DS.
En conclusions, la « 3D » a encore des secrets à découvrir. Les consommateurs de haute technologie
demandent de plus en plus de produit lié a ces principes. De plus les cinéphiles sont émerveillés par
ces nouveaux films. En conséquent, la vision en relief sur écran n'a pas fini de se développer et dans
quelques années nous en aurions encore plus à dire.