J'ai toujours été vivement intéressée par l'illusion, la magie, les illusions d'optique ....et les mécanismes du cerveau qui sont à l'origine de cela.

J'ai découvert plus tard, les images en relief, en visitant le Futuroscope dans les 1eres années de son ouverture.

Les techniques, pour simuler le relief étaient alors réservées à des professionnels bénéficiant de budgets colossaux et de matériel experimental (et quasi prototype).

J'ai tenté de faire une synthèse sur le sujet, j'ai remanié des textes issus de plusieurs sites spécialisés et essayé d'etre le plus simple possible !!!

La liste de ces excellents sites est bien sûr consultable sur la page "liens"

Introduction Une image affichée sur un écran ou imprimée sur une feuille ne permet que d'avoir une vue subjective de la troisième dimension, grâce à la perspective. Cependant il existe de nombreux moyens simples pour obtenir une image rendant vraiment l'impression de troisième dimension. Nous percevons la distance qui nous sépare d'un objet par rapport au point que nous fixons selon la valeur de l'écartement horizontal (la disparité) entre les deux images rétiniennes. Lorsque la disparité horizontale des images est inférieure à 2 degrés ou que la disparité verticale est inférieure à quelques minutes d'arc, nous percevons une seule image du détail qui nous paraît "en relief", tantôt plus proche que l'objet fixé, lorsque les images sont plus écartées l'une de l'autre que les points homologues, tantôt plus éloignée que le point fixé dans le cas contraire. Lorsque la disparité horizontale des images est supérieure à 2 degrés ou que la disparité verticale est supérieure à quelques minutes d'arc, nous percevons deux images.   Vision stereoscopique Pour voir en trois dimensions il faut plusieurs conditions: tout d'abord pouvoir observer la scène sous deux angles différents, et ensuite pouvoir reconstituer la profondeur en comparant les informations issues de ces deux images. Comme nous possédons deux yeux nous pouvons avoir une vue instantanée d'une scène avec un point de vue légerement différent grâce à l'espacement entre les yeux,, et le cerveau reconstitue l'image en intégrant les informations recueillies. Cela explique que certaines personnes ne sont pas capables de voir en trois dimensions, en effet c'est un apprentissage qui se fait pendant les premières années de la vie. S' il y a des problèmes de vision à ce moment le cerveau ne sera pas capable de voir la troisième dimension par la suite, même si les problèmes occulaires disparaissent plus tard. Si on prend une photo on peut utiliser un seul appareil que l'on déplace, mais dans ce cas la scène ne doit pas comporter d'objet en mouvement. Si la scène est en mouvement on peut utiliser 2 appareils que l'on déclenche en même temps. Comment voit on le relief ? Pour voir du relief, il faut que nos deux yeux voient des images légèrement différentes. A partir de ces 2 informations qui lui arrivent simultanément, notre cerveau recompose le relief. Sur un écran ou une photo, qui sont par nature plats, il faut donc envoyer des informations différentes à chaque œil soit à l'aide d'un composant optique (réseau lenticulaire par exemple), soit en portant des lunettes qui filtrent de façon différente pour chaque œil (anaglyphe et autres techniques). Mais pour envoyer des informations différentes, il faut que celles ci existent sur l'image. Pour cela on mixe une image gauche et une image droite provenant de deux points de vue ou plus. Que veut dire steroscopie ? Que l'on utilise 2 points de vue, un pour chaque oeil Que veut dire auto stereoscopie? Que l'on voit sans lunettes un contenu stéréoscopique (alioscopie par exemple) . C'est une technique très récente et encore couteuse. Sharp a conçu les premiers ordinateurs de ce type. Comment creer du contenu stereoscopique ? Pour les images fixes, on peut utiliser 2 appareils photos légèrement écartés qui prennent simultanément la photo ou utiliser 2 caméras virtuelles pour des images 3D informatiques. On peut également, à partir d'une image plate, effectuer une mise en relief, c'est à dire inventer un second point de vue qui donnera les informations nécessaires pour voir du relief quand on mixera les images.     Illusion d'optique interprétation erronée d'une donnée sensorielle. L'image "physique" formée au fond de l'oeil, analysée point par point, puis transmise au cerveau sous forme de messages codés est en principe la même pour tous. Ce sont les zones visuelles du cerveau qui analysent ces signaux et nous donnent une représentation de l'objet perçu. L'interprétation qu'en fait le cerveau peut parfois être ambiguë. Ces "erreurs" d'interprétation sont des illusions d'optique, qui ne sont pas perçues de la même façon par chacun d'entre nous (nous n'avons pas tous le même "vécu", ni les mêmes images en mémoire)... Les illusions sont les témoins des mécanismes de la vision. Elles confirment que notre perception du monde est assez éloignée de la photographie et de la réalité complète. Elle est le résultat : - d'une stimulation des photorécepteurs rétiniens, qui peuvent subir des phénomènes de fatigue. - et surtout d'une construction mentale, à partir des messages nerveux reçus, parfois erronés. Le cerveau cherche à mettre du sens partout, même là où il n'y en a pas. Alors, il en fait trop, amplifiant les contrastes, créant contours, couleurs, perspectives, reliefs, mouvements, en fonction de ce qu'il connaît. En effet, malgré une organisation générale commune du cortex visuel, les apprentissages et le vécu diffèrent d'une personne à l'autre, d'où une sensibilité variable à certaines illusions. Le reseau lenticulaire Le principe consiste à présenter des images différentes aux yeux selon l'angle de vision. Le réseau lenticulaire contient une série de lentilles cylindriques modelées dans un substrat thermoplastique. La lentille focalise l'image imprimée sur le côté arrière du réseau lenticulaire.   L'holographie "L'holographie est un procédé de photographie en relief utilisant les propriétés de la lumière cohérente (interférences produites par deux faisceaux laser) qui donne un double parfait de l'objet enregistré grâce au codage de la lumière. Alors qu'on prend une photographie à la lumière du jour, la lumière laser est indispensable pour réaliser un hologramme. La lumière ordinaire est constituée d'un flux de photons aux caractéristiques très variables et émis à des moments quelconques. Au contraire, le laser émet un faisceau de lumière cohérente c'est à dire : monochromatique (tous les photons ont la même fréquence ou couleur) directif (cohérence spatiale) en phase (cohérence temporelle) L'holographie consiste à faire interférer sur une émulsion photographique (plaque) deux faisceaux de lumière cohérente issus du même laser. Le premier est dirigé sur la plaque, le second sur l'objet à holographier qui diffuse à son tour la lumière qu'il reçoit en direction de la plaque émulsionnée. La rencontre de deux faisceaux crée l'image d'interférence porteuse des informations concernant la forme de l'objet et sa position dans l'espace. Après développement, on éclaire la plaque avec un laser sous le même angle que le rayon de référence. L'objet est reconstruit dans l'espace en trois dimensions et en volume de lumière. L'holographie recrée donc à partir d'une onde de référence, l'onde caractéristique de l'objet, sans le faire intervenir à la visualisation". L'holographie peut offrir une qualité incomparable mais dans ce cas son coût et ses contraintes de mise en œuvre en limitent considérablement l'utilisation. C'est pourquoi son usage est aujourd'hui réservé à quelques applications particulières. Les stereogrammes Du grec stéréo, solide, et de gramma, inscription. C'est un couple d'images permettant la vision stéréoscopique.     Les anaglyphes   Du préfixe grec ana, d'avant en arrière, et de glyphê, ciselure. C'est une photographie ou une projection stéréoscopique en deux couleurs complémentaires qui, observée à travers des filtres également colorés, donne la sensation du relief binoculaire. Pour simplifier l'anaglyphe est une image en deux couleurs complémentaires restituant l'impression de relief. Elle est réalisée à partir de deux photos légèrement décalées, afin de reconstituer la vision binoculaire. Les deux couleurs habituellement utilisées sont le rouge et le cyan. Pour voir un anaglyphe, il faut chausser une paire de lunettes spéciales, équipée de deux filtres: un rouge pour l'oeil gauche, un cyan pour l'oeil droit. Ainsi, l'oeil gauche ne voit pas le cyan, tandis que l'oeil droit ne distinguera pas le rouge. On trouve ce genre de lunettes chez les libraires, les opticiens, et parfois dans des revues spécialisées, ou des DVD vendus dans le commerce comme Shrek 3D et Spy kids 3D. On peut aussi les commander chez un fournisseur de matériel scolaire. Pour restituer le relief, il suffira donc de faire apparaître en rouge l'image destinée à l'oeil gauche, et en cyan celle destinée à l'oeil droit. En pratique, on extrait la composante rouge de l'image de droite, et on la remplace par la composante rouge de l'image de gauche. Le résultat n'est pas parfait, car dans la manoeuvre, on a perdu la composante cyan de l'image de gauche, et la composante rouge de l'image de droite, c'est à dire la moitié des informations lumineuses que nos yeux capteraient dans la réalité. C'est pour cette raison que les couleurs des anaglyphes apparaissent toujours plus pâles. La qualité des filtres est primordiale pour une bonne restitution. Si le filtrage est insuffisant, des fantômes apparaîtront sur les contours des objets. S'il est trop important, l'image sera sombre et le relief plus difficile à saisir. c'est une méthode qui demande de la précision et des réglages. Les lunettes LCD Lunettes à cristaux liquides appelées aussi lunettes à obturation. Le fonctionnement est simple mais la réalisation bien plus délicate. Il s'agit en fait de projeter alternativement l'image gauche et l'image droite sur un écran (ciné ou même ordinateur) au rythme de 48 images par secondes et de cacher une fois sur deux l'oeil pour lequel l'image n'est pas dédiée. Ce rôle est assuré par des écrans à cristaux liquides placés devant les yeux qui synchronisés par un message infrarouge ou radio avec le cadenceur des projecteurs se noircissent ou deviennent transparents. Le spectateur voit ainsi un film au rythme de 24 images par secondes, débit d'images que toute salle de cinéma ordinaire assure. Le même procédé peut etre appliqué à une télévision avec un mode de fonctionnement légérement différent (voir plus bas). L'idée est d'afficher à l'écran les deux images à tour de rôle, et ce avec une fréquence relativement élevée. Un dispositif obturateur bloque la vision de l'un des deux yeux à tour de rôle pour que celui-ci ne puisse voir que l'image qui lui corresponde. La mise en oeuvre la plus simple de ce procédé est d'utiliser des lunettes LCD, dont les verres sont en fait composé d'un écran LCD transparent qui devient opaque quand on lui applique une tension. Il faut ensuite trouver un moyen pour synchroniser l'affichage des images avec l'ordre d'extinction des lunettes. Ce procédé bien que coûteux renvoie une image en relief d'excellente qualité et très réaliste sans perte de la couleur, avec un grand confort d'utilisation. Cependant elle nécessite un moniteur CRT (un moniteur LCD émet de la lumière polarisée sans rafraîchissement qui est par conséquent filtrée par les lunettes LCD... l'écran apparaît noir. De plus, le temps de rémanence des écrans LCD ne permet pas un affichage aussi rapide). Aussi, comme une image 3D nécessite deux images classiques, le taux de rafraîchissement du moniteur est divisé par deux. Cela signifie que pour éviter un scintillement trop important et garder un confort d'utilisation suffisant il faut un moniteur capable de supporter un rafraîchissement de 100Hz, 120Hz, voire plus (ce qui donne 50 ou 60Hz en affichage 3D). Pour le moment, je ne connais qu'un seul jeu qui permet d'utiliser les lunettes LCD sur Mac : Nanosaur 2. Les lunettes adaptées au mac sont très (trop) chères, mais le résultat est (parait-il) époustouflant et donne (c'est le cas de le dire!) une nouvelle dimension au jeu. Des applications de visualisation moléculaires issues du monde UNIX et tournant sous X11 comme "O" supportent aussi la gestion des lunettes LCD.   La vision croisee et parallele Dans ce procédé, les deux images sont placées cote à cote sur le support. Pour observer le relief chaque oeil doit regarder une image. - La vision croisée: L'image de gauche est à droite, et celle de droite est à gauche. Il faut se forcer à loucher jusqu'à ce qu'apparaissent 3 images de même taille. Le relief surgit alors de l'image centrale. (Vision assez simple) - La vision parallèle: L'image de gauche est à gauche, et celle de droite est à droite. Il faut forcer les yeux à regarder à l'infini (axes visuels parallèles) jusqu'à ce qu'apparaissent 3 images de même taille. Le relief surgit alors de l'image centrale. (Vision plus difficile) Ce système de restitution est très facile à réaliser : Faîtes votre couple stéréoscopique de photos comme décrit à la page des anaglyphes Rouge/Cyan, puis accolez vos deux photos (respectez la place des images suivant le type de vision choisi). ATTENTION : tout le monde n'y arrive pas...et il est difficile de regarder un film complet sans avoir mal au crane !  La chromostereoscopie Stéréoscopie par les couleurs, c'est un système de visualisation en trois dimensions qui ne repose pas sur la parallaxe binoculaire et la convergence. Cette méthode repose en fait sur le phénomène visuel de la chromostéréoscopie. Lorsque la chromostéréopsie est positive, les objets bleus paraissent être plus éloignés que les objets rouges. Einthoven (1885) fut le premier scientifique à étudier l'effet chromostéréoscopique. Il attribua cet effet à la dispersion chromatique transversale et à la relation asymétrique des axes visuel et optique. En effet, les axes visuel et optique des yeux ne sont pas les mêmes. Les rayons de lumière qui créent une image sur la fovéa traversent la surface de la cornée à un certain angle. Par conséquent, la cornée et les deux surfaces du cristallin agissent comme des prismes. Les rayons de longueurs d'onde plus courtes (lumière bleue) sont donc réfractés d'avantage que ceux de longueurs d'onde plus grandes (lumière rouge). Sur la rétine, la lumière bleue converge plus vers le nez, tandis que la lumière rouge converge plus vers les tempes. Par conséquent, un objet rouge semblera plus près qu'un objet bleu. On peut accroître l'effet chromostéréoscopique en utilisant le principe de la réfraction (Newton, 1704). La lumière qui traverse un prisme est réfractée, et le degré de réfraction dépend de la longueur d'onde de la lumière et de la vitesse à laquelle elle traverse l'air et le verre composant le prisme. Utilisant les principes de la chromostéréoscopie, Richard Steenblik a mis au point les lunettes adaptées en 1986. Ces lunettes ont été mises sur le marché en 1992. Les lentilles de ces lunettes sont en plastique transparent, mais elles agissent comme des prismes de verre épais. Elles combinent, en un même système micro-optique de haute précision, les effets de la réfraction et de la diffraction. Les lentilles décalent les couleurs de l'image dans différentes directions pour chaque oeil, ce qui crée une perception stéréoscopique à partir d'une seule image. Pour utiliser la chromostéréoscopie afin de créer des images 3-D, il s'agit d'abord de coder en couleurs la profondeur dans une image, puis de décoder les couleurs à l'aide d'un système optique avec des lunettes adaptées. De cette façon, on peut créer et présenter des images 3-D sur différents supports, y compris les épreuves photographiques, le film, la vidéo et l'infographie. On a utilisé une technique d'affichage 3-D employant ces lunettes, afin d'améliorer l'analyse qualitative des données de télédétection, combinée à des données géoscientifiques (Toutin et Rivard, 1997). Le relief polarisé Les images sont filmées par deux objectifs distants de 6,5 cm l'un et l'autre, comme l'oeil humain. A la projection, on utilise une polarisation (ou direction) de la lumière différente pour les deux images : la polarisation pour l'oeil gauche et la polarisation pour l'oeil droit forment un angle à 45°. Les lunettes à filtres polarisants fournies au spectateur reprennent cette séparation droite/gauche de la lumière. C'est le cerveau qui fait la synthèse entre les deux images, légèrement décalées sur l'écran, et qui crée le relief. La surface de l'écran est métallisée pour ne pas dépolariser la lumière. Les salles en France : - Cinéma 3D relief - 30220 AIGUES-MORTES - Grand Aquarium - 35402 SAINT-MALO - Parc Astérix - 60128 PLAILLY - Espace Captiva - 69009 LYON - Disneyland Paris - 77777 MARNE-LA-VALLÉE - Futuroscope - 86000 POITIERS - Musée de l'air et de l'espace (Aéroport du Bourget) - 93350 LE BOURGET A la projection, les images doivent être superposées très précisément et éclairées avec une même intensité. De plus, elles doivent être positionnées dans le bon ordre, sinon le relief est inversé. Le positionnement des filtres polarisants des lunettes des spectateurs doit être précis. Le plus petit décalage provoque des défauts de vision et l'apparition d'images fantômes. La Cité des Sciences de Paris, le Futuroscope de Poitiers ou même Disneyland sont équipés de salles de projection "3D". Mais sans les fameuses lunettes polarisantes remises à l'entrée, l'écran donne l'impression de sortir d'une fête bien arrosée...(vue double). La lumière étant composée d'ondes verticales et d'ondes horizontales; on utilise deux projecteurs sur lesquels on monte un filtre à polarisation horizontale pour l'un et à polarisation verticale pour l'autre. Ainsi sur l'écran apparaissent deux images différemment polarisées que les lunettes, qui possèdent la même monture de filtres que les projecteurs, séparent de manière à restituer à chaque oeil l'image qui lui était destinée. Un filtre polarisant est une sorte de peigne qui filtre un type d'onde: - un peigne horizontal stoppe les ondes à propagation verticale, - un peigne vertical stoppe les ondes à propagation horizontale. Ce système est très efficace pour un écran plan (on peut facilement voir un objet au bout de son nez) mais il montre ses limites dans le cas d'écrans hémisphériques car l'image doit être regardée dans l'axe des lunettes. Ondes horizontales projetées Ondes verticales projetéesOndes horizontales réfléchies Ondes verticales réfléchies. Projeter deux films simultanément permet de restituer le relief . Si vous possédez 2 projecteurs de diapositives (ou film, bien sûr) et un écran métallique il ne vous reste plus qu'à acheter des filtres polarisants linéaires pour voir vos diapositives en relief... ce procédé est cher (mais les projos se démocratisent de plus en plus ...alors?   Les lunettes 3D à diffraction ( Fireworks , filtres HoloSpex) Alors là on s'éloigne un peu (beaucoup) de la stéréo 3D... .On a un peu l'impression d'avoir un hologramme dans les lunettes... Fireworks : Elles sont pourvues de filtres à diffraction. Elles multiplient l'effets visuels des feux d'artifice, des spectacles "son & lumière". Ces lunettes, lors d'un feu d'artifice donnent une impression de 3D. Les lunettes 3D Fireworks sont un produit peu coûteux, pouvant etre utilisés pour des actions promo et pour la vente au détail.: Les lunettes à filtre holospex permettent de transformer un point lumineux distant en un hologramme représentant un symbole, un logo, un message, une marque. - utilisation promotionnelle, action de marketing direct et insertion presse Colorcode C'est un procédé dont les lunettes peuvent laisser penser aux lunettes anaglyphes mais dont les filtres sont bleus et ambre. Colorcode est un produit danois. Evidemment dans leur pub on peut lire que leur système fonctionne sur les écrans LCD/CRT/Plasma et tous les types de projos ainsi qu'en impression sur papier...jusque là rien de bien différent de l'anaglyphe! D'ailleurs eux-même en conviennent. L'image en elle même, vue sans lunette est assez pâle, dans les tons pastels avec uns sorte de halo jaune sur les contours. Là ou j'ai plus de mal à comprendre, c'est l'explication de la méthode: l'information couleur proviendrait de l'oeil gauche (ambre) tandis que l'information visuelle de profondeur serait donné par l'oeil droit (filtre bleu). Moi, j'ai franchement l'impression que c'est encore une autre variante de l'anaglyphe qui respecte plus les couleurs originales de la photo...mais je pense que le problème d'image fantôme doit exister également ! (www.colorcode3d.com)     Livres sur les yeux, le cerveau et la vision "De l'Œil à la Vision" John P. FRISBY Fernand Nathan - 1981. Le dernier chapitre "Voir avec deux yeux" est consacré à la "Vision en Relief" et traite des problèmes de la vision en "3D", des anaglyphes, des stéréogrammes de points aléatoires de Bela JULESZ et de la stéréopsis globale. Cet ouvrage est illustré par de très nombreuses images en "3D" visibles grâce à des lunettes "3D" bicolores pour anaglyphes fournies avec le livre. Attention : les filtres de ces lunettes sont "rouge" et "vert" et il faut placer le filtre "rouge" devant l'œil droit et le filtre "vert" devant l'œil gauche... "L'Œil, le Cerveau et la Vision" Les étapes cérébrales du traitement visuel. David HUBELL'univers des Sciences - Pour la SCIENCE - 1994 Le chapitre "Le corps calleux et la Vision stéréoscopique" traite de la "Vision en relief". David HUBEL a obtenu en 1981 avec Torsten WIESEL le prix Nobel de Médecine et de Physiologie pour ses travaux sur la Vision. "Le Cerveau" Jacques-Michel ROBERT FLAMARION - Dominos - 1994 - Glossaire des termes techniques. Un exposé pour comprendre. Un essai pour réfléchir. "Let me see. (He takes the shulk)". Laisse moi regarder. (Il saisit le crâne). Hamlet, Acte V, scène I - Shakespeare. "L'Œil et le Cerveau" Philippe MEYER "Biophilosophie de la perception visuelle" Editions Odile JACOB - 1997 L'approche matérialiste et réductionniste y débouche sur un raisonnement philosophique complexe. Ce livre est inspiré de l'ouvrage : "L'Œil et l'Esprit" MERLEAU-PONTY GALLIMARD - 1964. "L'Œil et la Vision" - "The Eye and Seeing" Steve PARKER - Louis MORZAC Editions GAMMA, l'Ecole active - 1960 Collection "Le corps humain"