Stéréoscopie, un nouveau concept ?
Elle est née pratiquement en même temps que la photographie, bien que l’on en trouve des traces plus anciennes dans des interrogations et expérimentations picturales. Ainsi, la collection Jean-Baptiste Wicar du Palais des beaux-arts de Lille conserve deux dessins distinguant les visions d’un même sujet pour chaque œil, exécutés par Jacopo Chimenti, peintre de l’école florentine (1554 – 1640).
Les images gauches et droites du même objet, captées en même temps par les deux rétines, sont acheminées au cortex visuel par les nerfs optiques qui se croisent dans le chiasma optique, ce qui fait qu’elles sont présentes dans des cellules voisines du cortex visuel. David Hubel, prix Nobel de médecine, fait aussi remarquer que les cellules des parties gauches et droites du cortex visuel communiquent aussi par le corps calleux, ce qui contribue au mécanisme de la fusion binoculaire.
Cette double information permet – par des mécanismes complexes faisant intervenir d’autres zones du cerveau – la perception de l’angle entre l’information visuelle captée par des photorécepteurs d’un œil et ses homologues de l’autre œil permettant de percevoir les reliefs et la distance.
A quoi ça sert ?
L’observation en relief est naturelle, c’est l’image « plate » qui demande un effort d’interprétation, car elle n’est qu’une projection perspective de l’espace dans un plan. L’image en relief restitue chaque plan à sa place dans l’espace, les dimensions et la forme de chaque objet, sous réserve qu’il n’y ait pas d’effet de maquette ni de distorsion en profondeur.
Source Wikipedia.
Un autre détail qui saute aux yeux, la 3D stéréoscopique est un principe très simple qui consiste à proposer à chacun de nos 2 yeux, 2 images sensiblement différentes (c’est du à un décalage), et ainsi, le cerveau fera le reste pour interpréter les distances et les volumes. Finalement, nous reproduisons ce principe tout les jours. Par l’intermédiaire de nos 2 yeux, nous voyons 2 images sensiblement différentes, le décalage est mesuré par l’espacement de nos yeux. C’est pour cette raison que les personnes ayant un strabisme (espacement anormal entre les 2 yeux), ou les personnes aveugles d’un œil, ont des problèmes à percevoir la 3D.
Pour comprendre comment créer les effets de profondeurs et les effets sortants de l’écran, nous allons essayer de comprendre plus en détail quelle influence a cet espacement de 2 images sur notre perception.
Un test simple et que vous avez déjà sans doute essayé, est de placer votre index, un stylo ou tout autre petit objet à environ 10 cm de votre nez. Il faut que l’objet soit entre vos 2 yeux. Ensuite, fermez l’œil gauche et gardez ouvert l’œil droit, puis faîtes le contraire (œil droit fermé, et œil gauche ouvert). Répétez l’opération, et vous remarquerez que votre doigt changera de place et fera donc un mouvement gauche-droite / droite-gauche au fur et à mesure que vous ferez l’exercice. Faîtes de même avec un objet un peu plus éloigné et ce décalage sera bien moins prononcé.
Ce décalage est donc le principe que nous cherchons à examiner, et qu’on retrouvera sur la Nintendo 3DS. On se rend compte alors, que plus le décalage est grand et plus l’objet apparaitra prêt de nos yeux. Quand vous prendrez une photo en 3D sur Nintendo 3DS, vous saurez ce qu’il vous reste à faire pour avoir l’impression qu’un objet sort de son écran. Prenez un stylo, placez-le au milieu des deux objectifs, à 5 cm de la console, en espérant que l’image ne soit pas floue, et prenez la photo.
Voici un petit croquis pour que vous vous représentiez l’exemple du « stylo », à placer prêt des 2 objectifs de la 3DS pour avoir l’impression qu’un objet jaillit de l’écran :
Il s’agit d’une vue de dessus. Notez que le point bleu symbolise le stylo, les points noirs symbolisent les 2 objectifs de la 3DS, et les 2 cônes de couleur verte et rouge symbolisent le champ de vision de chacune des 2 caméras.
Nous avons alors les 2 images en vue de face, prises par les 2 objectifs. On notera que le « stylo » a été pris de 2 points de vue différents et est donc placé à 2 endroit différents sur chacune des photos.
Repassons en vue du dessus pour imaginer ce que cela donne lorsque nous regardons ces 2 images rassemblées sur l’écran auto stéréoscopique de la Nintendo 3DS.
En ayant conscience que chaque œil voit une image différente, et suivant le décalage, le stylo bleu apparaît en dehors de l’écran, au niveau du croisement du faisceau lumineux que reçoit chacun de nos yeux.
Il s’agit bien évidement de croquis et non de droites avec toutes les règles mathématiques qui devraient en découler. Le but est de tenter de faire comprendre en quoi consiste la vision 3D, et dans cet exemple, la sensation qu’un objet puisse sortir de l’écran. Inutile de vous faire un dessin pour vous montrer comment créer un effet de profondeur : plus le décalage est faible, et plus l’objet apparaitra loin, tout simplement.
De ce principe, nous pouvons également comprendre que dans un jeu vidéo, un objet se rapprochant de nous se dédoublera progressivement. Bien évidement, le dédoublement ne sera pas visible (à moins de se décaler de l’écran, pour voir les 2 images se dédoubler et par la même occasion, perdre l’effet 3D). De plus, le décalage sera progressivement plus important au fur et à mesure que l’objet se rapprochera de nos yeux, tandis que quand il s’éloignera, le dédoublement sera de moins en moins prononcé.
On pourra conclure que les idées reçues telles que « la 3DS ne fait que de la profondeur » ne sont pas tout à fait justes. Il est vrai que tous les jeux que nous avons pu essayer proposent en majorité une 3D dite de profondeur, d’ailleurs les films au cinéma ont également principalement une 3D de profondeur, seuls de rares projectiles donnent l’impression de sortir de l’écran. Ceci est simplement dû au fait qu’il est désagréable de regarder les choses de trop près. Votre doigt placé devant les yeux n’est pas très agréable à regarder. Nous pouvons nous attendre donc à voir certains éléments du décor sortir de notre petite Nintendo 3DS, mais les paysages et les personnages, seront, pour des raisons de lisibilité, plutôt placés dans la profondeur.
Revenons au vif du sujet. Maintenant que vous comprenez en quoi consiste la 3D stéréoscopique, et que vous maitrisez ses principes, vous allez mieux comprendre pourquoi et comment fonctionne l’écran de la Nintendo 3DS. Vous allez également comprendre sa résolution singulière de 800 x 240 pixels. Et pour conclure, nous allons émettre des hypothèses quant à la future évolution de la Nintendo 3DS. Car il y en aura sans doute une, si nous nous basons sur la technologie déjà existante en la matière.
La technologie employée par la Nintendo 3DS est appelée barrière de parallaxe, c’est la technique la plus simple, et sans doute la moins onéreuse des solutions d’écran 3D auto-stéréoscopique. C’est également la solution la plus limitée, en raison de l’angle de vision restreint. Cette technologie n’est donc compatible qu’avec de petits écrans destinés à un seul utilisateur à la fois.
Comme vous pouvez le voir sur le visuel, l’écran est constitué de deux filtres, la barrière de parallaxe qui oriente la lumière vers chacun de nos deux yeux et chaque pixel est destiné pour un œil en particulier, d’où une perte de résolution, qui est divisée par deux. C’est donc pour cette raison que Nintendo a opté pour une résolution de 800×240 : afin de garder une qualité d’image optimale lorsque la 3D est activée.
D’autres techniques auto-stéréoscopiques existent, notamment celle de réseau lenticulaire, technologie brevetée par un français, qui nécessite une énorme précision et un coût de fabrication beaucoup plus élevé. Ce procédé est employé pour les Télévisions 3D sans lunettes qui proposent plusieurs angles de vision. Cependant, plus il y a d’angles de vision et plus la résolution devra être élevée. C’est ainsi, qu’un tel procédé, ne verra probablement jamais le jour sur une Nintendo 3DS. En effet, plus de résolution, demande de revoir totalement le hardware de la console.
Mais alors, que peut-ont améliorer sur la Nintendo 3DS ? Qu’est ce qui nous attend pour la future « Nintendo 3DS vision » ? Après quelques recherches, il s’avère que l’écran à parallaxe pourrait être amélioré. En effet, un ajout technique tout à fait possible grâce aux ressources allouées au systeme d’exploitation (OS) de la console, permettrait d’obtenir une grande amélioration. Avec cette technique, vous pourrez jouer aux jeux nécessitant de bouger la console dans tous les sens sans perdre la 3D. Voici la technique :
Technologie Headtracking : orientation des images en fonction du placement de vos yeux grâce à un capteur placé en haut de l’écran 3D auto-stéréoscopique.
Pour laisser plus de liberté au placement du spectateur, la barrière de parallaxe peut être associée au procédé de headtracking. Une caméra suit votre regard et indique aux filtres l’orientation que la lumière doit prendre par rapport au placement du spectateur. Cela dit, ce système limite toujours le spectacle à un seul spectateur. Il faudra également revoir l’écran supérieur de la 3DS afin que la barrière de parallaxe trouve une mobilité. Pour la caméra, elle est déjà présente, et comme dit plus haut, les ressources gardées pour l’OS de la console seront là pour calculer le reste, et ainsi, bouger la barrière de parallaxe en fonction de la position de nos yeux.
Outre une meilleure batterie, nous pouvons imaginer que si une nouvelle version de Nintendo 3DS est en préparation, le Headtracking sera sans doute sa nouveauté. Les jeux comme super Monkey Ball ne nous obligeraient alors plus à désactiver la 3D pour jouer avec la reconnaissance de mouvements. Une amélioration tout aussi agréable que l’augmentation de la batterie et une meilleur luminosité à l’époque du passage de la Nintendo DS à la Nintendo DS lite.
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