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CONSTRUISONS UN
STEREOSCOPE

Giorgio Carboni, Avril 1996.
Traduit par Caroline Varin, Mars 2009

 


 

SOMMAIRE

Introduction
Comment prendre des images en 3D
Méthodes et instruments pour les observations stéréoscopiques
A l’œil nu
Un simple stéréoscope
Un stéréoscope pour diapositives
Un stéréoscope à miroirs
Quelques stéréogrammes
Conclusion
Bibliographie

 



INTRODUCTION

Le stéréoscope et un instrument d’optique très simple qui nous permet de voir en relief des dessins et des photographies. Pour nous, voir les trois dimensions d’un corps solide, est si naturel que nous ne nous en rendons même pas compte. Il nous parait aussi normal de voir les dessins et les images à plat, donc sans la profondeur. Ne vous êtes vous jamais demandé pourquoi cela a lieu? Le phénomène est si naturel que la large majorité des personnes n’y prête pas attention. Pour essayer de comprendre comment cela se produit, faites le test suivant : quand vous observez un objet solide (pas une image), comme par exemple une chaise ou une bouteille, couvrez un œil avec une main. Même dans ce cas, l’image va perdre sa profondeur. Il est vrai qui restent des indices comme les ombres et la variation de dimension des objets en fonction de leur position par rapport à nous. Cela nous permet d’avoir une idée du volume des choses et de leur position dans l’espace. Cependant, en utilisant seulement un oeil, vous perdez la perception de la profondeur. Si vous voulez toucher un objet, vous pouvez alors vous tromper. En enlevant la main qui couvrait votre oeil, vous récupérerez la notion de profondeur pour l’espace et les objets qui s’y trouvent.

La capacité de voir les corps en relief se définit comme la vision stéréoscopique. Elle est liée à l’interaction entre les deux yeux. Chaque oeil voit un objet depuis un angle différent de l’autre, et “voit” donc une image un peu différente. La différence géométrique entre les deux images est utilisée par notre cerveau pour construire la perception de la profondeur. Cette compétence est particulièrement développée chez les prédateurs animaliers qui doivent évaluer précisément la distance à laquelle se trouve leur proie. Les primates, dont descend l’homme, ont développé leur vision stéréoscopique, parce qu’ils devaient évaluer exactement la position de la branche à attraper pendant leur déplacement sur les arbres de la foret.

Maintenant vous pouvez comprendre pourquoi les dessins et les images manquent de profondeur: cela a lieu parce que les deux yeux reçoivent la même image. Du fait qu’il n’y a pas de différence géométrique entre ce que chaque oeil perçoit, le cerveau ne peut pas créer la 3D.

Est il possible de donner du volume à une image ou à une photographie? Est il possible de voir en 3D des objets imaginaires comme les dessins ? Est-il possible d’obtenir un volume en partant de deux images toutes les deux en 2D? Bien sur, et vous pouvez obtenir des vues stéréoscopiques très impressionnantes. Dans cet article nous verrons comment il est possible de prendre les images en 3D et par dessus tout, nous verrons comment construire des appareils pour leur observation.


COMMENT PRENDRE DES IMAGES EN 3D

Pour faire des photographies en 3D, vous avez besoin de deux images d’un même objet, mais elles doivent être prises avec un angle différent l’une de l’autre. Vous pouvez garder un angle entre ces deux photos qui correspond à celui formé par les deux yeux, ou même plus grand (hyper stéréoscopie) pour des objets de faible plasticité. Pour obtenir des images en 3D, les photographes professionnels utilisent des appareils spéciaux avec deux objectifs. Si vous ne possédez pas d’appareils de ce type, particulièrement conçus pour la stéréophotographie, vous pouvez utiliser aussi un appareil classique. Comme le montre la figure 1, vous avez besoin de prendre deux images successives en déplaçant un peu l'appareil entre les deux prises de vue.

En faisant ça, déplacez l’appareil parallèlement, en la gardant pointée vers le même sujet. Faites attention aux différences verticales dans la prise de vue. Evidemment, ce système est adapté à des objets fixes seulement. Pour prendre des photos en 3D d’objets en mouvement, vous devez utiliser deux appareils couplés à actionner ensemble.

Vous pouvez voir aussi des dessins en 3D. Pour obtenir ça, vous devez faire deux vues de deux directions différentes. Quand vous êtes en train de dessiner avec un ordinateur (CAD), vous pouvez faire cette opération facilement, en fait vous pouvez obtenir les deux stéréogrammes en faisant tourner simplement l’objet dessiné.

 


METHODES ET INSTRUMENTS POUR LES OBSERVATIONS STEREOSCOPIQUES

Les dessins à la fin de cet article ont été obtenus avec des méthodes comme celles que nous avons décrit. Maintenant nous avons les deux images (ou stéréogrammes) pour la vue stéréoscopique, comment les observer de manière correcte pour recréer la 3D? Vous devez voir les deux stéréogrammes en même temps, un avec l’œil droit et l’autre avec l’œil gauche. Il n’est pas facile de voir une chose différente avec chaque œil sans s’y être entraîné (un caméléon nous regarderait avec commisération). C’est là que le stéréoscope entre en jeu et prend toute son importance. Le stéréoscope est un simple objet optique qui rend plus facile le rassemblement des deux images séparées et 2D en une unique vue stéréoscopique.

Par la suite nous allons expliquer 4 techniques pour observer des stéréogrammes:
1 – à l’oeil nu (image au format 6x9 cm);
2 – avec un simple stéréoscope (images au format 6x9 cm);
3 – avec un stéréoscope pour diapositives;
4 – avec un stéréoscope à miroir (images de grande taille).


A L’OEIL NU

Gardez côté à côté les deux stéréogrammes qui ne doivent pas dépasser 6x9 cm. Placez le couple à proximité de vos yeux, en contact avec votre nez. A ce moment, chaque œil voit le stéréogramme qu’il a en face de lui. Cela à pour conséquence de voir une image unique, extrêmement floue. N’essayez pas de faire la mise au point sur cette image. Reculez les feuilles avec les stéréogrammes de 10 cm de vos yeux et arrêtez vous. Maintenant vous pouvez voir 3 images, encore très floues. Chaque œil voit deux, mais l’image centrale est due à la fusion des deux "internes". Si l’image centrale se dissocie un peu, attendez et relaxez vos yeux, jusqu'à ce que les deux composantes se superposent de nouveau exactement. Maintenant doucement reculez les deux images jusqu’à ce que l’image centrale devienne distincte. Si l’image centrale tend à se dissocier, faites une pause et attendez le recouvrement. Quand vous verrez l’image centrale clairement, elle vous apparaîtra en 3D, comme suspendue dans l’espace. Il vous semblera que le support en papier sur lequel se trouvent les stéréogrammes, ait disparu. L’effet est étonnant. Il est difficile de voir une image stéréoscopique sans utiliser de stéréoscope au premier essai, mais les suivantes vous seront beaucoup plus aisés. Si c’est la première fois que vous essayez, faites une copie à l’échelle réduite du dessin, pour faciliter la tentative.

Souvenez vous que les magazines scientifiques comme Science et Nature représentent souvent des dessins stéréoscopiques (stereoview) de molécules. Ces magasines ne donnent pas d’instructions ou de méthodes pour leur observation, tant les lecteurs sont habitués aux représentations stéréoscopiques. En effet, la plupart de ces personnes sont capables de voir des représentations stéréoscopiques à l’oeil nu. L’utilisation de lunettes de lecture peut faciliter cette opération.


STEREOSCOPE SIMPLE

Il y a des gens qui n’arrivent pas à faire la tache que nous avons décrite précédemment, et après quelques essais infructueux, abandonnent. Spécialement pour ces personnes un stéréoscope (figure 2) peut être utile. Il s'agit d’un instrument très simple, dans lequel le paroi centrale et les lentilles facilitent la superposition des deux stéréogrammes en une seule image en 3D. Le stéréoscope que nous avons montré comporte un fond amovible. Cela vous permet de le placer sur un magasine qui propose des stéréogrammes, sans avoir à les découper. Vous pouvez aussi démonter le stéréoscope pour faciliter son transport et sa conservation.

Vous pouvez monter sur l’instrument deux lentilles grossissantes avec une distance focale de 30 cm, pour les gens ayant une vue normale. Les personnes myopes préfèrent des lentilles plus faibles, ou même ne mettent rien. Au contraire, les hypermétrope préfèreront des lentilles plus convergentes (focale plus courte). Un stéréoscope avec des lentilles est plus facile à utiliser, mais elles ne sont pas indispensables. En effet, les muscles qui sont responsables de la convergence des yeux, et ceux qui règlent la mise au point, même s’ils sont différents, ont l’habitude de travailler ensemble. Pendant que vous observez des stéréogrammes, vous demandez aux yeux de rester parallèles, comme s’ils regardaient quelque chose d’éloigné, alors qu’ils doivent accommoder à une distance de 30 cm. Des lentilles grossissantes rendent cette opération plus facile, parce qu’elles permettent à l’oeil de s'accommoder à l’infini et de rester parallèles. A la place de ces lentilles, vous pouvez utiliser des lunettes de vue. Dans tous les cas, de nombreuses personnes sont capables d’utiliser avec succès le stéréoscope même si il n’y a pas de lentille ou si elles n'ont pas de lunettes.


STEREOSCOPE POUR DIAPOSITIVES

Comment peut on voir les diapositives stéréoscopiques que vous avez réalisées par le biais de la technique montrée en figure 1? Vous devez construire un stéréoscope pour diapositive. C’est un instrument très simple à fabriquer: c’est juste l’histoire de placer deux visionneuses de diapositives cote à cote (fig. 3). Comme vous pouvez le voir, les deux visionneuses sont montés sur une coulisse, qui permet de modifier la distance entre les deux et de l’ajuster à la distance inter pupillaire de l’observateur. Remarquez la bande de plastique collée sous la visionneuse de droite pour la garder aligné. Une vis placée sous chaque visionneuse permet de régler l’alignement vertical des diapos. Avec ce modèle, même les gens qui ont des difficultés avec les deux premières méthodes décrites peuvent observer des images stéréoscopiques.


STEREOSCOPE A MIROIRS

En utilisant le stéréoscope de la figure 2, l’image ne peut pas être plus large que la distance inter pupillaire (environ 6 cm), sinon les yeux devront diverger. Les yeux convergent aisément (ils louchent) lors de l’observation d’un objet proche, ou tout au plus restent parallèles, lors de l’observation d’objets distants, mais ils ont une grande difficulté à diverger. Donc pour observer des stéréogrammes de grande taille, vous avez besoin d’un instrument différent, comme celui que montre la figure 4.

Ce stéréoscope se compose de 4 miroirs. Il peut aussi fonctionner avec les deux miroirs centraux seulement, pourvu que vous sachiez que les images de départ vous apparaîtront spéculaires par rapport aux stéréogrammes. Pour éviter ce désagrément, vous devez préparer les stéréogrammes à leur tour spéculaire par rapport à l’original. Mais c’est une complication que vous pouvez éviter en introduisant dans l’instrument deux autres miroirs: les miroirs latéraux qui redressent l’image.

- o -

Le mécanisme de la vision en relief est inné et fonctionne même avec des gens qui l’utilisent rarement ou jamais comme ceux qui sont atteint de strabisme. Ceci étant il existe aussi des personnes normales, sans strabisme, qui ne possèdent pas la vue en 3D de la réalité. Ils n’ont simplement pas l’habileté qui est si évidente pour d’autres personnes qu’elles l’oublient.

 


QUELQUES STEREOGRAMMES

Voici quelques images stéréoscopiques. Au lieu de les voir directement sur l’écran, imprimez les et réduisez leur taille de manière à ce que deux points homologues des deux stéréogrammes soient séparés d’au maximum de la distance inter pupillaire de vos yeux. Il est mieux de faire les premiers essais avec une copie à une échelle réduite. Pour la vision stéréoscopique de ces images, essayez la technique "à yeux nus" et celle avec le "simple stéréoscope".

 


CONCLUSION

Avec ces expérimentations, vous avez pu faire pratique de la stéréoscopie et avoir conscience d'une extraordinaire faculté de notre cerveau. Maintenant, vous pouvez aussi réaliser des photographies en 3D et des dessins qui sont capable de "sortir du papier" et de flotter dans l'espace comme par miracle.


BIBLIOGRAPHIE

http://www.stereoscopy.com  le monde des images en 3D!
http://freeweb.econophone.ch/granger/Visio/stereoscopes.htm  Les Stéréoscopes
http://stereoscopy.com/reel3d/  liens pour les distributeurs de 3D et ressources.
http://www.studio3d.com/  Studio 3D, images stéréoscopiques
http://www.well.com/user/jimg/stereo/stereo_list.html  comment présenter les images stéréoscopiques sur un écran.
http://fr.wikipedia.org/wiki/St%C3%A9r%C3%A9oscopie  Stéréoscopie, d'après Wikipedia

Mots clé pou l'Internet:
stéréoscopie stéréoscope trois dimensions tridimensionnel stéréogrammes 3D profondeur relief, stereoscopy three dimensions stereopairs 3D depth relief
 


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