Projet relief(FDLS2009) résumé de la présentation

Publié le par Eric Durand

(suite à notre répétition du vendredi 22 mai)

Synthèse de ce que nous avons décidé de dire  

 

Présentation du projet

 

ü       vous pouvez encore transformer ces phrases dans vos propres mots  bien sûr)

ü       Les noms sont là à titre indicatif. Mais il est indispensable que chacun soit parfaitement au clair sur toutes les parties (ne serait-ce que pour « prendre la main » si besoin)

ü       Il n’est pas question d’avoir ce document sous les yeux. Par contre pour chaque partie que vous prenez en charge  ayez obligatoirement au creux de la main (comme les profs) un petit papier sur lequel vous marquez (façon « liste de courses »)  la liste des choses à dire. Vous avez parfaitement le droit de le consulter . Le jury ne veut juste pas que vous lisiez un discours. (c’est la preuve que vous maîtrisez ce que vous dites)

ü       Chaque partie doit être prise en charge par deux élèves.

 

1         Intro

Bonjour / voici le projet « vision en relief » du collège Jean Vilar . Voici nos objectifs :

- comprendre comment nous percevons  le relief (les formes) de ce qui nous entoure

- étudier les moyens les + intéressants de reproduire cette sensation de relief  à partir de prises de vue

-  s’intéresser à  la physique qui se cache derrière tout ça

-  et si possible, aller jusqu’à la réalisation d’une vidéo en relief

 

2         une expérience simple 

 (expérience de la vis, avec un oeil puis deux)

Obs : avec un seul oeil on  a du mal à estimer des distances ; avec deux , pas de problème.

Explication (tracer des traits) : Chaque oeil voit l’objet dans une direction différente.

Il n’y a donc pour la personne qu’une seule position possible pour l’objet (au croisement des regards . 

( Avec un seul oeil  on sait juste que l’objet est quelque part sur la ligne de visée)

 

3         principe de la stéréoscopie

 

Supposons que nous fassions sur tous les points d’un objet des centaines de calcul d’angle et de distances : on pourrait ainsi  connaître sa forme précise.

 

Hypothèse : donc , pour recréer  une sensation de relief  « en 3D » à partir de prises de vue, il suffit de

- présenter à l’oeil gauche une « vue de gauche »

- présenter à l’oeil droit une « vue de droite »

 

L’ expérience la + simple pour valider cette hypothèse :

- une simple boîte à chaussures  (présentation rapide ; se concentrer sur le fond ) 

- présenter ensuite les vues au stéréoscope (avantage : image renvoyée à l’infini - plus confortable - garder ses lunettes)

 

Conclusion : l’hypothèse est validée :  à partir de deux vues gauche-droite notre cerveau estime les distances et donc les formes . C’est le principe de base de la « stéréoscopie » : 

 

Notre cerveau compare les vues gauche et droite 

repère toutes les zones  identiques (ex : bout du nez sur un visage )

pour tous ces points il évalue leur distance 

toutes ces données permettent au final  de connaître la forme  de l’objet

 

 

 

4         transition

Nous souhaitons maintenant passer à des images de grandes dimensions, et même, animées.

Deux façons de faire

- avec lunettes spéciales : on projette les deux images sur le même écran , et le spectateur porte des lunettes spéciales qui empêcheront l’oeil droit de voir la vue de gauche et inversement

- sans lunettes  ( !!!)

 

5         Les anaglyphes

 

Les faits : une lumière rouge est arrêtée par un filtre coloré turquoise « cyan) et inversement .

(aller vers les projecteurs)

- je veux que l’oeil droit ne voie pas la vue de gauche. Je décide donc que l’image de gauche sera faite de lumière  rouge (placer le filtre) , et je place devant mon oeil droit un filtre cyan.  

- et inversement pour l’autre oeil.

(on regarde - wahhh )

Cela fonctionne mais on peut faire bien mieux.  (emmener vers le diaporama)

 

Un écran de TV ou de PC est fait de milliers de points lumineux rouges, verts et bleus intercalés.  Les couleurs sont donc reproduites par synthèse additive « R+V+B » . ( vu au collège en  4eme)

Idée :   ( avec un logiciel graphique )

Sur la vue de gauche :  on éteint les pixels Vert et Bleu 

Sur la vue de droite : on éteint  les pixels rouges

On fusionne les deux vues .

 

Conclusion  (IMPORTANT)

Les anaglyphes font donc deux choses en même temps

- ils permettent  la « vision3D » par le système vue gauche/ vue droite

-  ils recréent  les couleurs naturelles par synthèse additive  (vue cyan+ vue rouge)

 

Les +++

- marche même sur des écrans de télé/ordinateur

-  principe simple

 

Les ---

Couleurs pas formidables.

 

 

6         Vision 3D en lumière polarisée

 

Les faits :  avec un film plastique dit  « polariseur » ou « filtre polarisant » on peut soit laisser passer de  la lumière, soit au contraire (en « croisant » deux  polariseurs  ) l’arrêter complètement 

 

Explication : La lumière peut être vue   des « vagues d’énergie » (les « ondes électro-magnétiques ») qui ondulent de plein de façons différentes. Or suivant comment on l’oriente, un polariseur permet de sélectionner  uniquement les vagues « verticales », ou « horizontales » , ou « à 45° gauche » etc...  

On dit alors que la lumière transmise est « polarisée » .

 

Principe  :  (démo sur projecteur de diapos)

- Je ne veux pas que  l’oeil droit voie  la vue de gauche. J’utilise donc deux polariseurs « croisés ». L’un devant le projecteur (par ex : polariseur « vertical ») , l’autre devant l’oeil  (polariseur « horizontal »)

- Et inversement pour l’oeil gauche.

( démonstration sur images fixes / pas maintenant pour le clip )

 

Les +++

excellent rendu des couleurs

 

Les ---

- réservé au cinéma

- écran spécial nécessaire (car un écran normal renvoie de la lumière non polarisée dans tous les cas ) et très cher

- pertes de lumière importantes au niveau des projecteurs

 

 

7         Lunettes actives

- vu au cinéma  seulement (montrer la photo)

- le projecteur envoie à haute cadence la vue droite puis gauche puis droite etc...

- les spectateurs portent des lunettes actives synchronisées, à cristaux liquides 

   vue gauche sur écran : verre gauche clair, verre  droit opaque et inversement 

 

Les +++

- excellent rendu des couleurs

- pourrait fonctionner sur la télé / les écrans de nouvelle génération (d’ici 5 à 10 ans)

- fonctionne sur écran de cinéma normal

- pas de pertes de lumière

 

Les ---

-  synchronisation écran / lunettes  ®  sera assez cher  

 

 

8         Stéréoscopie sans lunettes

Les faits  :

- une règle cylindrique envoie vers l’oeil des images différentes  suivant l’angle de vue.

- (montrer les règles animées ) ce principe est utilisé dans ces objets ( 1940 / Ingénieur Maurice Bonnet )

 

Donc on peut sûrement  utiliser ceci  pour faire de la stéréoscopie .

- présentation du réseau lenticulaire (lentilles cylindriques de 0,5 mm de large) 

- montrer l’image rouge/vert  (expl. que sous chaque lentille se trouve une colonne verte et une rouge)

- montrer l’image relief du groupe

Cette photo est faite en fusionnant par colonnes la vue droite et la vue gauche.

(aller vers le PC ; montrer rapidement comment on fait une image fusionnée par colonnes )

- Et ça marche.

 

Les +++

Technologie simple et sans lunettes

 

Les ---

La position du spectateur par rapport à l’écran est importante

Non applicable aux écrans de cinéma (trop grands)

 

 

9         Conclusion (avant le visionnage du clip)

La stéréoscopie va énormément se développer dans un avenir proche  (cinéma, télé, jeux vidéo etc...) , c’est pourquoi  nous avons été très intéressés par ce projet.

Nous espérons que nos explications étaient suffisamment claires .

Nous travaillons dessus depuis septembre ( tous les vendredis 16-18 et depuis trois mois également le mercredi am) et nous espérons vraiment avoir la chance d’aller en finale !

Un mot aussi pour dire que le seul matériel acheté a été les deux camescopes ( exprès, modèle 1er prix à 150 € avec subvention « faites de la science »  ) . Le reste est emprunté au collège . Les deux PC ont été gagnés en 2007  ( Evry +  JV 3eme à la finale de Paris)

 

10   Visionnage du clip (au moins la première minute)

 

 

 

Questions possibles (et ce qu’il faut avoir compris pour répondre) 

 

Anaglyphe : bas relief en grec

 

Synthèse additive : procédé (utilisé sur les écrans de PC et de TV) qui permet d’obtenir de nouvelles  couleurs en envoyant en même temps  dans l’oeil  des  lumières colorées  « de base »

( ex  R+V+ B ® blanc         R + V ® jaune        R variable + V variable + bleu variable = n’importe quoi etc ...) .  

Synthèse soustractive : procédé (utilisé notamment en peinture à l’eau, films photo, impression en couleur ) qui permet au contraire d’obtenir des couleurs en soustrayant  à la lumière blanche  (par filtres colorés) certaines de ses composantes  

 

Polarisation de la lumière : la lumière est formée de grains appelés « photons » . Ces photons se propagent en ligne droite et sont accompagnés notamment d’un « champ magnétique » orienté perpendiculairement à la direction de déplacement du photon, et dont la valeur et le sens varie constamment  (schéma ; forme de vagues)

Quand cette variation se fait dans un plan bien précis, on dit que la lumière est « polarisée ».

 

« Polarisation verticale », « horizontale »

En fait la plupart du temps nous ne savons PAS si c’est vraiment le cas . C’est juste une convention de départ au moment ou on découpe le polariseur. Mais il existe quand même un moyen de le savoir .

Si en tournant un polariseur vous arrivez à enlever les reflets d’une fenêtre vue de côté, alors il arrête la lumière polarisée verticalement et laisse passer la lumière polarisée « horizontalement »

Si par contre vous pouvez enlever les reflets à la surface de l’eau, c’est que vous avez arrêté les polarisations horizontales (et donc il laisse passer la lumière polarisée verticalement)

 

Stéréoscopie : procédé donnant l’impression de relief par examen de deux vues (gauche et droite) prises avec un écartement correspondant à celui des yeux.

Cristaux liquides

 

Ecartement des yeux

Il est indispensable Il est indispensable respecter l’écartement des yeux (en moyenne 65 mm) au moment de la prise de vue.

Par contre en projection ça se discute (on le fait avec les polariseurs, mais pas avec les anaglyphes ; il faut essayer)

Remarque ; l’écartement des yeux est pris en compte par le cerveau dans le calcul de distances  (montrer sur un schéma)

 

Combien de couleurs peut-on recréer par synthèse additive RVB ?

Supposons qu’on peut régler la luminosité d’un pixel (R ou V ou B) sur une échelle de 8 niveaux.

On aura alors 8 x 8 x 8 possibilités soit 512 couleurs

Si on a droit à 256 niveaux on aura 256x256x256 = plus de 16 millions de couleurs  

 

Y a-t-il d’autres ondes électro-magnétiques en dehors de la lumière

Oui ! cela dépend de la longueur des « vagues » magnétiques

vagues + courtes que la lumière visible : UV, rayons X

vagues + longues que la lumière visible : infra-rouges ( chaleur ) , micro-ondes , ondes radio...

 

Autres techniques de stéréoscopie ?

Oui (par ex les autostéréogrammes - dessins compliqués ou on voit des formes 3D en regardant dans le vague) mais nous n’avons étudié que les principes qui sont utilisables au cinéma ou sur écran (tv - ordinateur)

Publié dans (profs) projet 3D

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