TPE 3D
Anaglyphe
Une parmi les nombreuses méthodes pour visualiser le 3D à travers un écran d’ordinateur ou un téléviseur est la méthode dite par anaglyphe; ce moyen, décrit par Wilhelm Rollmann en 1852, puis perfectionné en 1891 par Louis Ducos du Haron, consiste à percevoir le relief d’une image grâce aux principes de la synthèse soustractive et de la stéréoscopie. Ce procédé pratique et efficace c’est répandu très rapidement dans le grand public, et a été utilisé à multiples reprises par de nombreux photographes pour but de rendre leurs images plus vivantes.
1) La Synthèse Soustractive appliquée à l’Anaglyphe
Une image anaglyphe est une superposition de deux images, prises respectivement à 6 cm d’écart horizontal l’une de l’autre, et en appliquant sur chacune d’elle deux couleurs complémentaires. Ces images, que l’on appelle aussi homologues, ne sont donc pas complétement identiques, puisque leur décalage (ou parallaxe) est différent pour certains aspects de l’image.
Pour l’application de filtres de couleurs complémentaires sur les images, plusieurs choix sont possibles; le rouge et le cyan, le bleu et le jaune, ou le vert et le magenta. Cependant nous avons remarqué que les filtres rouge et cyan sont les plus adaptés, car ils permettent d’illustrer parfaitement les nuances de gris, bleu, brun, mauve, jaune et vert (cf. notre vidéo).
De ce fait, les couleurs rouge et cyan seront projetées dans notre vidéo. Nos lunettes comportent aussi des filtres, de couleur rouge et cyan : le filtre cyan (à droite) bloquera la lumière rouge et transmettra la lumière cyan (bleu et vert) (car nous sommes dans la synthèse soustractive, rouge + cyan=noir), et le filtre rouge des lunettes (à gauche) bloquera la lumière cyan et transmettra la lumière rouge. Ainsi, la lumière de couleur cyan sera acheminée jusqu’à notre cerveau depuis notre oeil droit, et la couleur rouge sera vue depuis notre oeil gauche.
Voici quelques exemples des différents types de lunettes plausibles pour la visualisation anaglyphe:
Le principe de la synthèse soustractive:
2) Restoration du relief stéréoscopique
Pour que le cerveau enregistre les images qu’il percoit comme identiques, un décalage n’est permis qu’horizontalement ; en effet, deux éléments de l’image se situeront sur le même axe horizontal du plan et seront donc perçus à différents endroit de l’espace. Ce positionnement dans l’espace dépend du décalage, ou parallaxe entre les éléments gauche et droits ; de ce fait, divers éléments de l’image auront de différents décalages, et celui qui regarde cette image à travers des filtres de couleurs complémentaires aura l’impression de voir une image dont les points sont situés dans tout l'espace. L’image apparait alors en relief, car notre cerveau aura mis en commun ces éléments et nous donnera l’illusion d’une profondeur.
Les images que nous aurons aperçu à travers le filtre cyan et rouge se reflètent alors sur notre rétine; les couleurs seront identifiées par les cônes photorécépteurs de notre oeil. Ces images seront ensuite acheminées jusqu’au cerveau (sous forme de message éléctrique ou chimique, lorsqu’elle traversent une synapse) grâce à notre nerf optique. Compte tenu de l’exemple de tout à l’heure, c’est-à-dire que l’oeil gauche perçoit la couleur rouge, et l’oeil droit la couleur cyan, nous pouvons illustrer le chemin de ses couleurs jusqu’a la zone de reconnaissance visuelle du cerveau: tout d’abord, il faut savoir que la rétine de nos yeux est divisée en deux; nous avons, proche des tempes, l’hémirétine temporale, et de l’autre côté, proche de notre nez, l’hémirétine nasale. Ceci est valable pour chaque oeil (chaque oeil possède une hémirétine nasale et temporale). Donc, lorsque l’oeil gauche perçoit la couleur rouge, cette couleur est enregistrée par l’hémirétine nasale et temporale de l’oeil; à partir de là, le nerf optique achemine cette couleur jusqu’au chiasma optique (croisement au centre du cerveau, reliant les deux hémisphères), et le nerf optique se divise; il part d’un côté vers l’hémisphère droite du cerveau, et d’un autre vers l’hémisphère gauche du cerveau. Ces deux nerfs optiques acheminant la même couleur se dirigent pourtant vers la même partie du cerveau: le cortex visuel, situé dans le lobe occipital. Cette route suis le même principe pour l’oeil droit, avec la couleur cyan; donc le cortex visuel de l’hémisphère droit acceuillera la couleur rouge et cyan, et le cortex visuel de l’hémisphère gauche aussi. L’image se reconstitue alors dans notre cerveau, plus sombre (car la synthèse soustractive nous permet de reconstituer l’image avec des couleurs complémentaires, qui font du noir en se mélangeant l’une à l’autre). Et comme les il existe un décalage (ou parallaxe) entre les deux images, et que notre cerveau les assemble, cette restitution du relief et des couleurs nous donne une image en trois dimension.
Schéma facilitant la compréhension du fonctionnement du cerveau et du nerf optique:
Titre: Schema du cerveau et du nerf optique, de l'oeil jusqu'au cortex visuel
3) Les limites: images fantôme, rivalité rétinienne, et le perfectionnement de l’Anaglyphe.
Bien que la méthode par anaglyphe eu un grand succès lors de son apparition, il fut bref; de nombreux défauts ont été rapidement remarqués, ce qui a laisser la place à une nouvelle méthode tout aussi révolutionnaire, la polarisation.
Un des problèmes de l’anaglyphe repose dans la différence des contrastes de l’image ; en effet, les anaglyphes peuvent être projetées sur un écran, vu sur un téléviseur, sur écran d’ordinateur, etc. Or ces différents dispositifs ne restituent pas les images avec les mêmes couleurs, et d’un autre coté les lunettes ne sont pas toutes identiques, certaines peuvent être plus sombres ou plus claires. Dans l’ensemble, la visualisation du 3D par anaglyphe n’est jamais parfaite. Pour que l’image ne soit pas parfaite, il faut un décalage insuffisant entre les deux images, et chaque oeil percevra un peu ce qui aurai dû être destiné à l’autre oeil. Aussi les différents contrastes de luminosité des images (comme par exemple les images JPG, traitées par un algorithme synthétisant l’information chrominance, ou couleur, qui regroupe plusieurs pixels considérés comme ayant la même couleur) affectent le visionnement des images ; le décalage entre les deux images peut alors déborder l’un sur l’autre, ce qui fait apparaitre une tâche grisatre lors de notre perception avec les lunettes. On appelle ce débordement image fantôme.
Un autre déficit de cette méthode est ce qu’on appelle la rivalité rétinienne ; si l’une des couleurs qu’on observe se rapproche fortement d’un des deux filtres qu’on utilise, cet élément de l’image sera vu très sombre par un oeil et très clair par l’autre (très clair pour l’oeil comportant le filtre de la même couleur et très sombre pour le filtre complémentaire). Pour le cas où nos filtres sont rouge et cyan, des éléments comme un ciel bleu ou une façade rouge peut provoquer ce déséquilibre rétinien et rendre l’observation par anaglyphe désagreable. C’est-à-dire qu’on apercevra seulement et difficillement les contours de l’image, le reste disparaitra (en effet, deux objets de couleur cyan qui se superposent ne se distingueront pas, mais si l’on superpose cet objet cyan à un autre objet de couleur rouge, alors l’image est plus sombre mais l’on distingue les deux images).
Une façon de régler ces déficits est d’ajuster le contraste des images, ou de dé- saturer les images de leurs couleurs vives. Une autre solution consiste aussi à changer les filtres complémentaires ; cependant ce changement supprimera des problèmes au profit d’en créer d’autres, fonction des couleurs utilisées.
L’anaglyphe donne donc de meilleurs résultats lors d’une observation des différents nuances de gris; aucune perturbance n’est alors possible, et la visualisation de l’image ou du film est de qualité.
Exemple: problème de saturation et contraste de l’image; c’est alors désagréable à voir, car la présence des images fantomes du au contraste et la rivalité rétinienne du à la couleur du ciel trouble la vision de l’image.
Titre: Photo de menhir présentant des images fantome
(La conversion ci dessous fait apparaitre un fort fantôme sur le côté gauche du menhir. Il y a aussi l'arbre au fond à droite)
Solution: on traite l’image en ajoutant +50% de luminosité et -100% de contraste. L’image est alors plus agréable à voir par anaglyphe.
Titre: Photo de menhir traitée pour supprimer les défauts
Sources :
http://maadje.wordpress.com/2011/11/04/50/
http://recherche.telecom-bretagne.eu/loustic/meth/acceptabilite_de_la_3d/
http://www.mondial-patchwork.com/ori-coupon-imprime-a-broder-ciel-bleu-9087.jpg
http://tpe.optique.free.fr/tpe_fichiers/tpe2_1.htm
http://www.mti.epita.fr/blogs/2009/04/25/la-stereoscopie-comment-creer-des-images-3d-3/
