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Images 3D
vendredi 30 avril 2010, par gerla

Après le cinéma et la diffusion de certains jeux vidéo, la télévision 3D se met en place afin de permettre au plus grand nombre de regarder des images en relief. Les enjeux sont importants. Au-delà des techniques développées, ce sont de nouveaux ″métiers″ qui voient le jour (comment définir les scènes, comment optimiser les contenus visuels pour la perception en relief et faire en sorte qu’il ne s’agisse pas d’un gadget de plus, ...)

1- Introduction, perception du relief

La perception du relief est liée au fait que ″l’image″ de la scène observée parvient à notre cerveau par l’intermédiaire de nos deux yeux (de même que pour la perception des sons, nous retrouvons la position des sources sonores le relief sonore quand nous avons une écoute binaurale basée sur nos deux oreilles).

De part sa position (figure a), chaque œil reçoit une image différente lorsqu’on observe un objet. L’image reçue par l’œil gauche est plus ou moins décalée par rapport à celle reçue par l’œil droit (en vue de dessus, la bille verte et la boîte rose de la figure b représentent deux objets placés dans le champ de vision). C’est la combinaison par notre cerveau des informations complémentaires provenant de chaque œil qui procure l’effet de relief.

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2- Prise de vues

Pour réaliser des photographies stéréoscopiques (figure c) : il est nécessaire de disposer des informations correspondant aux 2 photos d’un même sujet. La scène est photographiée à partir de deux points décalés (figure c) de façon à obtenir une vue pour l’œil droit et une vue pour l’œil gauche.

Si l’un quelconque des sujets constituant la scène est en mouvement, les deux photos doivent être prises simultanément. Des appareils photos et des caméras sont conçues à cet effet. Chaque appareil comporte 2 objectifs et 2 imageurs (Capteurs CMOS ou CCD et circuits de réglage et de traitement des contenus vidéo associés).

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Vision

Selon la distance de la scène observée (figures d et e), le regard qu’on en a est différent (position des yeux l’un par rapport à l’autre, angle du champ d’observation, ...). Dans le cas d’une prise des 2 vues avec un appareil photo unique, le positionnement des appareils photo doit être ajusté en fonction de la distance à laquelle se situe la scène et de la puissance de l’objectif utilisé.

La distance entre les yeux est considérée de l’ordre de 65 mm ( écart inter pupillaire moyen). La base stéréoscopique BS mesure la distance entre les objectifs (photo correspondant à la vision procurée par l’œil gauche puis photo de droite).

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Base stéréoscopique

Pour un sujet photographié éloigné de 2m à 10m de l’objectif (figure f), on considère généralement que le déplacement (base stéréoscopique) de l’appareil photo utilisé pour les prises de vues doit être de l’ordre de 65 mm (ce déplacement correspond à l’écart inter pupillaire).

Pour les prises de vues de sujets plus éloignés (au-delà de 10 m), le rapport de la base stéréoscopique BS devrait être de l’ordre de 1/30 de la distance du sujet par rapport à l’objectif.

Afin d’être le plus précis possible au moment des prises de vue, il est conseillé d’utiliser un pied photo et un support genre support de flash (ou équivalent) de façon à assurer un bon positionnement de l’appareil et une bonne maîtrise du déplacement. Il est conseillé de procéder à des essais successifs (ajustement du déplacement BS de l’appareil de photo) afin de rechercher le meilleur effet. Bien évidemment, sur les appareils de prise de vues 3D (photo, caméra), l’écart entre les objectifs est fixe).

Au-delà des considérations techniques , le choix du sujet photographié pour une reproduction en 3D est primordial. La mise en scène doit mettre en évidence les éléments constitutifs dans des plans nettement différents. Toujours rechercher un élément de premier plan placé par exemple sur un côté de l’image. Dans tous les cas, on veille à la netteté des différents éléments composant le relief. On cherche également une harmonies entre les lignes composants l’image finale.

On rappelle que la profondeur de champ est la distance de netteté qui sépare le premier plan de l’arrière plan de la scène photographiée. Sur l’appareil photo, il est possible d’augmenter la profondeur de champ en réduisant l’ ouverture (diaphragme).

3- Reconstruction des images pour une perception 3D

Pour obtenir l’effet de relief désiré, les informations correspondant aux 2 photos d’un sujet doivent être combinées comme le ferait notre cerveau avec les images reçues dans nos yeux. Les différentes techniques utilisées consistent à ″faire voir″ à chacun de nos yeux les informations qui sont nécessaires au travail d’interprétation du cerveau :

-   des informations issues de la photo de gauche pour l’œil gauche,

-   des informations issues de la photo de droite pour l’œil droit.

Une idée simple consiste à placer 2 images l’une à coté de l’autre :

-   La stéréoscopie par vision parallèle  : la vue de gauche à gauche et la vue de droite à droite. Il reste à contraindre ses yeux à adopter la position qu’ils ont lorsqu’on regarde à l’infini. Avec de l’entraînement, on parvient à voir une troisième image se dessiner au milieu des autres.
-   La stéréoscopie par vision croisée  : la vue de gauche est placée à droite et la vue de droite est placée à gauche. Il reste à contraindre son œil gauche à regarder l’image à droite et son œil droit à regarder l’image à gauche !

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Vision parallèle et vision croisée

Des techniques plus ou moins élaborées peuvent être mises en œuvre sur les écrans :

-   L’anaglyphe : 2 images sont superposées et les couleurs sont filtrées de façon à conserver le contenu rouge de l’image de gauche et le contenu cyan (vert et bleu) de celle de droite. Pour voir l’anaglyphe, il suffit de mettre des lunettes avec filtre rouge/cyan : un filtre rouge pour l’œil gauche et un filtre cyan pour l’œil droit. Chaque œil ne voit alors que l’image qui lui est destinée.

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anaglyphe : Les ruines de Villers-La-Ville (Belgique)

-   La polarisation de la lumière : Une technique consiste à afficher simultanément des colonnes de pixels de l’image de gauche entrelacés avec des colonnes de pixels de l’image de droite, les uns ayant une lumière polarisée à -45° alors que les autres ont leur lumière polarisée à +45°. Le spectateur doit alors porter une paire de lunettes comportant des filtres d’analyse de polarisation.

-   La diffusion successives des images gauches et droites : pour chaque image de la scène, il faut afficher successivement une image gauche puis une image droite (multiplication par 2 de la fréquence d’affichage des images). Le spectateur doit alors porter une paire de lunettes comportant des filtres d’analyse fonctionnant en synchronisme avec l’écran. Pour cela, une fonction intégrée à l’écran (téléviseur 3D) ou à la carte graphique (procédé Nvidia, par exemple) pilote les dispositifs d’analyse intégrés aux lunettes.

-   Il existe également des dispositifs de visualisation directe (il n’est pas nécessaire d’utiliser des lunettes spéciales).

Que dire de l’Auto stéréogramme ?

L’image unique de l’auto stéréogramme est construite de façon à permettre une vision différente par chaque œil ce qui permet au cerveau de recevoir des informations complémentaires et donner l’impression de profondeur .

Pour lire l’auto stéréogramme, il faut laisser aller ses yeux et ne pas chercher à accommoder sur le plan d’un composant de l’auto stéréogramme.

Pour s’exercer, observer le mot .............................. JOHN ............................... et laisser "aller" la vision jusqu’à voir écrit 2 fois John à l’écran.

Basculer ensuite sur l’image suivante (hommage à Philippe Geluck et son célèbre chat) et "aller" vers son centre jusqu’à se faire superposer les 2 montgolfières situées au centre. Ne pas chercher à accommoder sur un élément mais chercher à "sortir le regard du plan de l’écran". Quand les différents plans son perçus, il devient possible de concentrer son regard sur chaque partie de l’image.

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Auto stéréogramme

4- Stéréovue, aller plus loin

Pour construire une image anaglyphe à partir de deux images, il est nécessaire de traiter ces images avec un logiciel sachant gérer les couches RVB.

Le logiciel de montage gratuit « stéréovue » peut être mis en œuvre.

Après installation et ouverture de la page d’accueil, les images gauche et droite sont chargées. Des points homologues sont ensuite déterminées afin de mettre en coïncidence les éléments homologues des deux images (calage horizontal, rotation). Il est alors possible de recadrer l’image de synthèse à obtenir ou d’en redéfinir les dimensions. Enfin, l’image de synthèse est calculée et doit être sauvegardée dans un fichier.

Pour en savoir plus : http://www.stereo-club.fr/index.php(possibilité de se procurer des lunettes).

En guise de conclusion, très rapidement, un lien vers une multitude de ressources 3D : http://www.stereo3d.com/applications.htm

Et encore des images 3D : http://www.alpes-stereo.com/ et comment faire : http://www.alpes-stereo.com/tecphoto.html.

La 3D déjà sur le satellite avec Eutelsat : http://www.eutelsat.com/fr/products/video/videoPlayer.html

voir aussi ...
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Document(s) associé(s) :
Abbaye de Villers-La-Ville (Belgique)
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