Les erreurs de perception et leurs conséquences au quotidien

          Au cours du siècle, de nombreux chercheurs ont développé de nouvelles techniques afin de créer des images 3D et ainsi pouvoir produire des films 3D plus réalistes et donc plus immersifs. Mais tout d’abord quelle est la différence entre la 2D et la 3D ? La deux dimensions propose des images plates, c’est-à-dire que celles-ci ne possèdent que deux axe, la largeur et la hauteur, tandis que la trois dimension en plus des deux précédents axes en possède un troisième : la profondeur. Et c’est cet axe que les différentes méthodes que nous allons voir cherchent à recréer en dupant notre cerveau et en lui envoyant des informations telles que celles qu’il analyse dans notre vie de tous les jours.

          Bien qu’utilisant des méthodes totalement différentes, les techniques de mise en trois dimensions fonctionnent toutes selon un principe fondamental : nos deux yeux étant espacés en moyenne de 7 cm, ils ne perçoivent pas exactement la même image comme on peut le voir sur les schémas ci-dessous ( les couleurs sont là pour l'explication).Il faut donc que les deux images visualisées, bien que presque identiques, soient légèrement décalées l’une par rapport à l’autre dans l’espace. De plus, afin de faire varier l’impression de profondeur de chaque élément de l’image, il pourra y avoir des décalages plus au moins importants entre les deux images superposées. Ainsi plus une partie de l’image aura un décalage important, et plus celle-ci semblera projetée en avant et donc proche de nous (mettre schéma). Ensuite, il faudra que l’image destinée à l’œil gauche ne soit pas perçue par l’œil droit et inversement. Enfin, c’est le cerveau qui en analysant les images reçues par les deux yeux fait l’addition de celles-ci afin que nous voyions une image non dédoublée, mais où nous pourrons ressentir la profondeur. Il existe à nos jours trois principales techniques de mise en 3D.

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          La première technique, et aussi la plus ancienne, est l’anaglyphe. Avec cette technique, les lunettes possèdent deux verres différents, l’un rouge et l’autre cyan, des couleurs complémentaires (nous verrons un peu plus bas pourquoi) et les deux images superposées projetées sont transformées, c’est-à-dire que préalablement nous avons supprimé toutes les radiations bleues et vertes de l’image destinée à l’œil portant le verre rouge, et les radiations rouges de l’image destinée à l’œil portant le verre cyan. Dans cette méthode, les deux verres fonctionnent comme des filtres. Nous allons voir comment marche un filtre. Lorsqu’un rayon de lumière passe par un filtre, celui-ci absorbe certaines couleurs et ne laisse donc passer que les couleurs complémentaires de celles absorbées. Ainsi, dans l’exemple d’une lumière blanche qui est donc constituée de vert, de bleu et de rouge, traversant un filtre rouge, la couleur obtenue après qu’elle ait traversé le filtre est rouge, car les radiations correspondant au vert et au bleu ont été absorbées comme illustré sur le schéma ci-dessous. De fait, dans le cas de nos lunettes bicolores, le verre de couleur cyan absorbe les radiations de couleur rouge et donc l‘une des deux images, qui est constituée seulement de rouge, est bloquée par le verre cyan. Ainsi chaque œil ne perçoit qu’une des deux images formant l’image émise. De plus, le choix de la couleur des deux verres est essentiel afin de permettre un bon fonctionnement des lunettes. En effet, pour que l’image analysée par le cerveau soit la plus réaliste possible, il faut que la fourchette de couleur perçue par les yeux après la traversée des filtres correspondent à l’ensemble des radiations visibles par l’œil, soit au spectre de la lumière blanche. Il faut également qu’une radiation ne puisse pas traverser les deux filtres car une partie de l’image d’un œil serait perçue par l’autre œil, et le cerveau obtiendrait ainsi une image dédoublée même après que la lumière ait traversé les filtres. Ainsi il faut que les couleurs des 2 verres soient complémentaires, comme c’est le cas pour le rouge et le cyan.

          Cette méthode possède cependant un important point négatif : l’image perçue par le spectateur est tout de même moins riche en couleurs que l'originale. Ainsi, de nouvelles techniques ont été mises au point afin d’obtenir un résultat encore plus réaliste.

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          La seconde technique de mise en 3D, très souvent utilisée dans les cinémas,  est  la projection polarisée aussi nommée 3D passive.  Mais avant d’expliquer comment fonctionne  cette technique, voyons déjà quelle est la nature de la lumière. Elle est définie de deux façons : elle est faite de particules, mais est aussi une onde. Dans notre cas, nous allons nous intéresser à cette deuxième caractéristique. La lumière que nous percevons est non polarisée c’est-à-dire qu’elle n’est pas orientée et vibre selon une infinité de plans. En la faisant traverser un filtre polarisant, on arrive à la faire vibrer selon un seul axe, elle devient polarisée. En prenant l’exemple d’une lumière non polarisée, lorsque celle-ci traverse un filtre polarisant verticalement, seules les ondes vibrant verticalement vont passer et toutes les autres vont être bloquées comme sur le schéma ci-dessous. On dit alors que la lumière obtenue après le filtre est polarisée verticalement. Maintenant si cette lumière polarisée verticalement traverse un filtre polarisant horizontalement, celui-ci bloquera totalement la lumière reçue, car il ne peut laisser passer que des ondes vibrant horizontalement. Ainsi dans le cas de la projection polarisée, cette méthode nécessite un écran métallisé ne modifiant pas la polarisation des images reçues lorsqu’il les renvoie  vers le spectateur, des lunettes possédant des verres fonctionnant comme des filtres polarisants, ainsi que deux projecteurs possédant des filtres polarisants. Par exemple, le projecteur de gauche envoie avec une polarisation horizontale l’image devant être perçue par l’œil gauche, et le projecteur de droite envoie avec une polarisation verticale l’image devant être perçue par l’œil droit. Lorsque les deux images superposées reviennent vers le spectateur chaque verre de ses lunettes ne laisse passer qu’une seule des images. Le verre de gauche marchant comme un filtre polarisant horizontal ne va laisser passer que l’image émise par le projecteur de gauche, et réciproquement pour le verre de droite. Alors comme vu précédemment, chaque œil percevra une image légèrement différente et décalée, ce qui va nous permettre de ressentir l’effet de profondeur.

          Cette technique bien que plus réaliste n'offre pas le meilleur réalisme possible aux films car elle baisse de 10% la luminosité des images projetées.

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          La troisième méthode étudiée, qui est également utilisée dans le cinéma, est la projection alternée, aussi nommé 3D active. Cette méthode nécessite deux projecteurs et chacun va projeter l’image que doit voir un œil. Ils vont tour à tour projeter leurs images sur l’écran et les lunettes du spectateur vont être chargées de cacher alternativement chaque œil lorsque l’image projetée ne lui est pas destinée comme illustré par les deux schémas ci-dessous. Les lunettes doivent donc pouvoir rendre leurs verres successivement opaques puis transparents. Cette fonction est possible grâce aux cristaux liquides présents dans les verres de ces lunettes à obturation. Fonctionnant avec des piles et équipées de récepteurs, elles agissent en fonction des signaux envoyés par les projecteurs soit par infra-rouges, soit par bluetooth: ils sont ainsi synchronisés. Voyons ce qui se passe lors d’une projection: alors que sur l’écran est projetée par exemple l’image de l’œil droit et que donc le verre de l’œil gauche est opaque, lorsque l’image change et que c’est l’image de l’œil droit qui est projetée, un signal est envoyé aux lunettes. Les cristaux dans les verres vont recevoir alors un courant électrique, qui va changer leur organisation dans le verre et ainsi modifier la caractéristique de celui-ci. Ainsi le verre gauche auparavant opaque va devenir transparent, et inversement pour le verre de l’œil droit. Ces changements vont s'effectuer parfaitement en phase avec la projection des images. De plus, afin que notre cerveau ne se rende pas compte des instants où le verre est obstrué, il faut que la fréquence à laquelle les couples d’images sont projetés soit extrêmement grande. Les films sont formés généralement de 24 images par seconde, bien que ce chiffre tende à augmenter. Ainsi lors d’un film vu en 3D, il y aura généralement 24 couples d’images par seconde, soit 48 images projetées toutes les secondes. Cette méthode permet l’obtention de la meilleure qualité d’image et propose donc les films les plus réalistes parmi les trois méthodes vues.

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          Ainsi on peut dire que l’image 3D rend la perception de notre environnement différente de la réalité, car nous pensons être face à des éléments en relief alors que seule une image en 2D est projetée sur un écran.

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