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TP : Vision stéréoscopique
Principe - Généralités
Réalisation personnelle d'un anaglyphe
Détermination de coordonnées 3D
Principe
L’homme dispose de deux yeux qui lui permettent de percevoir son environnement de deux points de vue légèrement différents. La fusion mentale de ces deux vues permet d’engendrer une image spatiale de notre environnement. La sensation de relief dans la vision provient donc du fait que les deux yeux ne voient pas le même objet sous le même angle.
On comprend ainsi aisément que les personnes souffrant de strabisme ou les personnes souffrant d’anopsie sur un œil ont une vision très altérée du relief et de la profondeur.
La stéréoscopie (du grec stéréo : solide, scope : vision) est l’ensemble des techniques mises en œuvre pour reproduire de manière artificielle une perception du relief à partir de deux images planes : il faut présenter aux deux yeux deux images prises de deux points de vue différents (dessins ou prises de vues photographiques de différents points de vue), tout en veillant cependant à ce que l’image de gauche ne soit vue que de l’œil gauche et l’image de droite que de l’œil droit.
Il existe à cet effet une grande variété de moyens.
Un couple stéréoscopique : deux fois la même image ?
Pas tout à fait : les images gauche et droite d'un couple stéréoscopique sont décalées latéralement
Vues croisées
L'œil gauche vise la photo située à droite et l'œil droit la photo située à gauche. Ceci n’est pas évident à faire et nécessite un entrainement. Lorsque cette opération est effectuée, le cerveau semble voir trois photos au lieu des deux présentes à l'écran. La photo virtuelle centrale est alors constituée de la superposition des deux photos vues chacune par l'œil correspondant et reconstitue ainsi le relief. Cette méthode permet de voir en stéréoscopie des images de grande taille sans l'aide d'équipement, mais, au début, il est recommandé d'avoir des petites images ou de s'éloigner de l'écran afin de limiter l'effort sur les yeux.
Vues parallèles
Le principe est le même que précédemment sauf que cette fois ci l'œil gauche vise la photo située à gauche et l'œil droit la photo située à droite. Le choix dépend des aptitudes visuelles de l'observateur. Certains s'adaptent mieux à la vision parallèle que croisée.
Les anaglyphes
Pour obtenir la séparation des deux images homologues, une autre technique consiste à coloriser l’image de gauche et l’image de droite à l’aide de deux couleurs bien distincte (rouge pour l’une et bleue pour l’autre par exemple) et à fondre ces deux images colorisées. La superposition des deux images colorisées s’appelle un anaglyphe.
Pour observer ces images en relief, il suffira à l’utilisateur de se munir de lunettes munies d’un filtre de couleur rouge devant l’œil gauche et d’un filtre de couleur bleue devant l’œil droit.
Un avantage des anaglyphes est que cette technique de vision 3D ne nécessite aucune gymnastique oculaire, à l’inverse des deux précédentes.
Au cours de ce TP, nous avons eu l’occasion de voir quelques anaglyphes avec des lunettes filtrantes.
A partir de ce couple stéréoscopiques, nous pouvons obtenir l'anaglyphe suivant :
La profondeur est tout à fait appréciable lorsque l'on observe cet anaglyphe à l'aide de lunettes appropriée : la montagne apparait en relief au dernier plan tandis que les maisons semblent plus rapprochées.
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Réalisation personnelle d'un anaglyphe
Suite à ce TP, nous avons créé notre propre anaglyphe à l’aide du logiciel AnaBuilder.
Pour cela nous avons pris deux photos d’une scène légèrement décalées :
Nous avons chargé ces deux photos dans le logiciel AnaBuilder puis nous leur avons appliqué un filtre Rouge/Bleu en allant dans l’onglet View>Red/Blue.
Une fois cela fait, nous avons peaufiné le décalage entre les deux photos à l’aide de la barre d’outils à gauche de l’écran. Idéalement ce réglage s'effectue tout en portant les lunettes 3D afin de paramétrer le décalage optimal pour une vision stéréoscopique la moins fatiguante et la plus agréable possible.
On obtient ainsi le rendu final suivant :
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Le stéréoscope
Le stéréoscope représente le dispositif optimal pour l’observation d’images photographiques. Au moyen de deux systèmes optiques, on regarde les deux images en veillant à ce que les yeux soient focalisés à l’infini.
La base des yeux peut être agrandie par des prismes ou des miroirs afin de permettre aussi l’observation d’images de grands formats.
Au cours du TP nous avons eu l’opportunité de tester notre acuité stéréoscopique à l’aide de stéréoscopes optiques.
Le test d’acuité stéréoscopique Prufungstafel Carl Zeiss sous un stéréoscope optique
La polarisation
La séparation des deux images est rendue possible grâce à l’utilisation de lumière polarisée : deux projecteurs munis de polariseurs orientés « perpendiculairement » l’un de l’autre projettent l’image de gauche pour l'un et l’image de droite pour l'autre. L’utilisateur porte une paire de lunette polarisante dont les deux filtres sont orientés dans les directions correspondantes aux projecteurs.
Les lunettes à cristaux liquides
L’écran affiche alternativement l’image de gauche et l’image de droite à une grande fréquence. La synchronisation des filtres de la lunette active avec le moniteur permettra à l’utilisateur de voir l’image de gauche avec l’œil gauche et réciproquement l’image de droite avec l’œil droit. La persistance rétinienne donnera ainsi à l’observateur l’impression de voir en même temps ces deux images, ce qui créera l’illusion recherchée.
Lunette à cristaux liquide à côté du boitier de synchronisation
Conditions pour la vision stéréoscopique artificielle
Cet ensemble de techniques de vue stéréoscopique nous permet de mettre en valeur un certain nombre de conditions à réunir pour la vision stéréoscopique artificielle :
