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L'imagerie stéréoscopique, ou la 3D au cinéma

Comment les nouvelles techniques stéréoscopiques permettent-elles de limiter la fatigue visuelle?

Techniques et problèmes

Les anaglyphes

Cette technique est l'une des plus anciennes et des meilleur marché, ce qui explique qu'elle soit très utilisée pour toutes les applications "bas de gamme".

Elle est basée sur le principe de filtres de couleurs qui masquent une partie des différentes couleurs d'une image. Ainsi, en colorant de façon adéquate les deux points de vue que l'on veut présenter, on peut les imprimer sur la même image, et en filtrant pour chaque œil les bonnes couleurs, chacun perçoit alors uniquement son point de vue.

Les couleurs les plus communéments utilisées sont le rouge à l'œil gauche et du cyan à l'œil droit, mais d'autres couleurs sont possibles tels le rouge et jaune, ou rouge et vert. Dans tous les cas il s'agit de couleurs dites saturées afin que les images présentées contiennent le moins possible de ces couleurs (problème évoqué plus loin).

Problèmes

Le principal problème des anaglyphes est le couple écran-lunettes, car tous les écrans n'affichent pas les couleurs de la même manière, et les lunettes sont également toutes différentes. Il en résulte un mauvais filtrage des couleurs et les yeux ont donc tendance à percevoir une partie de l'image qui devrait leur être masquée.
Cela fait apparaître ensuite des images "fantômes", qui provoquent une impression bizarre et fatigue le spectateur

Comme évoqué précédement, d'autres problèmes surviennent également lorsque que les couleurs de l'image sont proches de celles des filtres. On voit alors l'objet de deux couleurs différentes entre l'œil droit et gauche, et cela est très mal perçu par le cerveau. En conséquence, l'objet se met à scintiller, voire même à clignoter pour les cas extrêmes.

Enfin, avec l'avènement des images numériques, la compression de ces images provoque également des troubles avec les anaglyphes. Ceux ci reposent sur de nombreux détails très précis dans les couleurs, et lorsque des pixels voisins de couleurs similaires se retrouvent "compressés" et ont donc au final la même couleur, cela peut avoir des conséquences désastreuses pour l'image stéréoscopique car ces deux pixels pouvaient très bien faire partie chacun d'un des deux points de vue de l'image.
L'auteur de l'anaglyphe doit donc être très pointilleux lors de l'enregistrement de son image.

La lumière polarisée

La polarisation de la lumière permet de la filter suivant l'orientation de ses ondes élevtromagnétiques.
Ainsi, on utilise le même procédé que pour les anaglyphes, c'est à dire deux images projettées en même temps sur un écran, mais au lieu de colorer les images, on les polarise et les lunettes du spectateur s'occupent de restituer pour chaque œil la bonne image.

En pratique, cela donne le schéma suivant pour une salle de cinéma:
Salle de cinéma stéréoscopique (lumière polarisée) source: Cité des sciences

Problèmes

Le principal défaut de cette solution ne se situe pas au niveau du spectateur, puisque les lunettes sont légères et que la qualité de la 3D est plutôt bonne. Seulement, pour conserver sa polarisation, la lumière doit être projettée sur un écran métallisé, et cela a un coût assez important. De plus, l'utilisation de deux projecteurs (en général) double aussi le coût de ce matériel.
Ainsi, cette technique reste très bien adapté au cinéma, mais n'est guère réalisable chez soi.

L'occultation alternée

Cette technique est celle qui diffère le plus des autres, car elle met en œuvre contrairement aux autres un décalage temporel des deux images.

Le principe reste cependant tout simple: il suffit de projetter alternativement l'image droite et l'image gauche pendant que l'on masque de façon synchronisée l'œil droit et l'œil gauche.
Cela se réalise à l'aide de lunettes à cristaux liquide qui permettent de masquer la vue en se basant sur un émetteur infrarouge placé à côté de l'écran et qui donne la cadence pour masquer la bon œil au bon moment.

Problèmes

Là encore, le problème n'est pas tant pour le spectateur que pour le constructeur, car la vision est généralement excellente, malgré des lunette relativement conséquentes, mais cela oblige de doubler le temps de rafraîchissement de l'écran car on doit faire passer deux fois plus d'images dans le même temps, et cela n'était pas réalisable quelques années en arrière.

De plus, les lunettes coûtent chères (~50€) et elles sont actives, ce qui implique qu'elles ont une batterie et qu'elles doivent être rechargées. Plusieurs contraintes qui rendent difficile une commercialisation bon marché, mais qui est cependant plus facile à réaliser sur un téléviseur personnel que la technique de la lumière polarisée.

Les Head-Mounted Display (Affichages montés sur la tête)

En résumé, ce sont en fait des sortes de grosses lunettes dont les verres seraient des écrans.
Cela permet d'avoir un écran par œil, et donc d'afficher simultanément deux images différentes sans avoir à filtrer quoi que ce soit.

Problèmes

Le problème là encore ne se situe pas au niveau du confort visuel mais du confort seulement car l'appareil est très important et volumineux, ce qui peut gêner le spectateur. De plus, une seule personne a accès à l'image à la fois, et cela rend donc impossible toute projection publique, ou même familliale.
Pour ces raisons, les HMD sont très peu utiliser par le grand publique, et sont principalement réservé aux professionnel, dans des applications de réalité augmentée, ou encore pour des application vidéo-ludiques.