Lunettes actives pour le 3D

Les lunettes 3D forment une composante essentielle de la technologie d'affichage 3D actuels permettant la vision stéréoscopique et la perception de la profondeur. Nous sommes capables de percevoir la profondeur due au fait que chacun de nos yeux observe la même scène, mais à un angle légèrement différent. Lorsque les images individuelles sont vues par chaque œil et atteint notre cortex visuel, notre cerveau recompose automatiquement ces images ensemble et interprète les informations concernant la troisième dimension.

Ainsi, en définitive toute la technologie d'affichage 3D s'appuiera sur l'utilisation d'une méthode pour produire des images séparées (ou vues) de la même scène à chaque oeil. Les lunettes 3D offrent une approche très simple et élégante pour y parvenir. L'idée est assez simple, chaque oculaire électronique permet à l'image destinée à l'œil correspondant de passer à travers tout en bloquant l'image destinée à l'autre oeil. C'est un principe d'aiguillage efficace et simple à implanter.

Les lunettes 3D peuvent être divisées en deux technologies primaires, actives et passives. Les lunettes actives sont généralement alimentés par des piles et comportent des éléments commutables dans les verres qui discriminent activement l'image à traitée afin de fournir une image différente à chaque oeil. Pour ce qui est des lunettes passives, elles ne reposent pas sur des éléments alimentés ou mobiles. Ils s'appuient généralement sur un certain type de matériau optique spéciale qui aide à distinguer les images destinées à chaque œil,comme des verres polarisés par exemple.

Lunettes 3D à obturation électronique ou lunettes actives

Les lunettes actives sont actuellement un choix très populaire parmi les géants de l'électronique de consommation qui investissent dans la technologie d'affichage 3D. La principale raison à cela est que cette technologie nécessite une modification très minime pour les écrans HDTV actuelles et, par conséquent, il est beaucoup plus facile à développer et à perfectionner.



Ces lunettes intègrent des cristaux liquides et un filtre de polarisation de sorte que quand une tension est appliquée, le verre se transforme en un matériau plus opaque et empêche la lumière de passer à travers. Ainsi le verre de gauche et le verre de droit peuvent être alternativement polarisés de cette manière et cet effet de blocage est synchronisé avec le taux de rafraîchissement de l'écran.



La télévision en 3D affiche une image pour l'oeil gauche et une autre pour l'oeil droit en alternance et la synchronisation avec le verre à obturateur actif garantit que chaque œil ne voit jamais l'image qu'il n'est pas censé voir. Le taux effectif de rafraîchissement de la TV est divisé par deux. C'est pourquoi les téléviseurs 3D Ready ont un taux minimum de rafraîchissement de 120 Hz (soit 60 images par seconde pour chaque oeil).

Avantages de la technologie d'obturateur de verre actif

Probablement la moins chère de la technologie 3D dans le court terme. C'est parce que cette technologie n'a besoin que d'une amélioration de la fréquence de rafraîchissement pour les téléviseurs LCD et plasma existants, chose qui n'est pas trop difficile ou coûteux à faire. En outre, une unité de synchronisation sera nécessaire pour synchroniser le téléviseur pour les lunettes à obturateur actif.

Prix inférieur ne vient pas au détriment de la qualité de l'image 3D.

Rétro compatible avec certains des 3D haut de gamme téléviseurs capables qui ont été vendus en 2008 et 2009

Certains inconvénients des lunettes Actives

Le balayage constant pourrait déranger certaines personnes qui sont très sensibles à de faibles taux de rafraîchissement et provoquer un scintillement. Ce sera vrai pour des produits bas de gamme 120 Hz qui produisent un taux réel de rafraîchissement de 60 Hz seulement. Cependant, les fabricants d'affichage 3D ont déjà annoncé des modèles de télévision avec des taux de rafraîchissement de 240 Hz et 480 Hz, même! Ceci élimine grandement les effets de scintillements gênants.

Les lunettes sont alimentées par piles. Ceci est un inconvénient majeur qui n'est pas particulièrement facile à régler.



En raison de la nature de la technologie des verres, il faut une tension électrique pour générer l'effet volet dans le verre. Elle doit aussi pouvoir alimenter un circuit afin de communiquer et de synchroniser avec le téléviseur. Vous manquez de batteries tout en regardant un film sera sûrement une expérience très frustrante! Donc, il faut être préparé à cela et toujours avec des piles de rechange près de soi en tout temps.

Alors que les écrans 3D utilisant cette technologie sera peu coûteuse eux-mêmes, les lunettes seront plus chères que leurs homologues passifs en raison de leur complexité. Cela signifie qu'il pourrait être un peu prohibitif pour de nombreux propres lunettes actives pour quand vous avez des amis viennent plus pour regarder un film en 3D. Cependant, il est plus que probable qu'ils seront bien subventionnés par les fabricants d'affichage dans un effort pour encourager l'adoption généralisée de télévision 3D.

Cela résume assez bien la technologie d'obturateur actif et ses avantages et ses inconvénients. Il est certainement la technologie la plus mature en 3D au moment où il s'agit de personnels 3D capable de systèmes de home cinéma pour l'utilisateur à domicile et promet une expérience fantastique en 3D.

Lunettes passives 3D ou lunette polarisées

Vous connaissez déjà les lunettes anaglyphes de couleurs ... Ces lunettes peu chères qui viennent habituellement en rouge et vert. Ces verres n'ont pas de composants "actifs" ou alimentés sur les verres.



Au lieu de cela, ils comptent sur quelques effets optiques pour discriminer les deux images projetées sur un écran, chacune destinée à un œil différent. Dans le cas des lunettes anaglyphes, les images pour l'oeil gauche et droit ont été projetées à l'aide de deux projecteurs sur le même écran et en raison de la teinte de couleur sur chaque pièce des yeux, une image distincte a été livrée à chaque oeil.



Cependant, cette technologie a de sérieuses limites, car les couleurs sont médiocres en raison de l'utilisation de verres teintés. Les couleurs douces sortent très surréalistes et l'expérience 3D est inconfortable et visuellement discordante ce qui empêche le spectateur d'être immergé dans l'environnement 3D de façon agréable et conviviale.

Plus récemment, un retour vers la technologie de lunettes passives 3D c'est fait grâce aux progrès technologiques qui ont permis aux projecteurs numériques tels que ceux utilisés par RealD et IMAX 3D pour afficher des films commerciaux au cinéma en véritable 3D.



Ces systèmes reposent sur l'exploitation d'une propriété de la lumière qui s'appelle la polarisation. Pour l'expliquer de manière très simple, cette technologie repose sur une distinction entre deux images projetées sur le même écran par 2 projecteurs distincts fondés sur la polarisation de la lumière utilisée pour projeter l'image. Lorsque la lumière d'une polarisation spécifique rencontre un oculaire qui est polarisée dans la direction opposée, il ne peut pas passer à travers, c'est tout. D'autre part, si les deux le verre de la lunette et la lumière ont la même polarisation, la lumière traverse la lentille sans entraves. Ainsi, chaque verre ont une polarisation inverse et l'image projetée sur l'écran se compose de deux images, chacune possédant une polarisation et une perspective différentes, destinées à un œil. De cette manière, une image distincte est projetée à chaque oeil.

Les projecteurs 3D commerciaux utilisés dans les salles de cinéma utilisent une technologie de projecteur qui repose sur la lumière polarisée circulairement, qui fonctionne d'une manière semblable, mais aussi permet au spectateur d'incliner sa tête sans affecter la qualité de l'image.

Avantages des lunettes passives 3D polarisées

Elles fournissent un excellent rejet entre les vues oeil gauche et droit et ainsi se débarrasser de toutes les effets fantômes dans les vidéos en 3D.

Aucun risque de scintillement pour le 3D.

Reproduisent des effets visuels étonnants et des couleurs très riches.

Les lunettes passives 3D ne sont vraiment pas chères et ne sont pas aussi fragiles que les lunettes actives. Elles sont simples et légères.

Quelques inconvénients à garder à l'esprit

Cette technologie est actuellement limitée aux systèmes de projection avant. Cela signifie qu'il est plus facile à utiliser avec les projecteurs, mais difficile à mettre en œuvre dans les écrans plats 3D. C'est principalement parce qu'il est très difficile pour la lumière de conserver sa polarisation lorsqu'elle interagit avec un écran. Pour les projecteurs avant, un écran argenté spécial est utilisé pour refléter la lumière tout en conservant la polarisation des images projetées.

Cette technologie n'est pas compatible avec les technologies actuelles de l'affichage telles que le LCD, le plasma et le DLP. Cela signifie que toute nouvelle technologie qui est développée sera toujours en mode expérimental et prendra probablement quelques années avant que la technologie soit au point.

En 1852, le physicien William Herapath découvrit une matière cristalline synthétique qui se révéla excellent polarisateur. On appel ça l’herapathite. Par contre, cette matière se désintègre en une fine poudre dés qu’on la touche. On ne peut donc pas l’utiliser. Bien plus tard, on imagina de stabiliser les petits cristaux dans une matière plastique transparente. Grâce a ceci, on fabrique les filtres polarisants. On fixe ces filtres entre 2 verres.

Leurs axes étant parallèles, un faisceau qui traverse le premier filtre traversera aussi le second. Mais on peut tourner le deuxième filtre jusqu’à ce que son axe fasse un angle de 90° avec celui du premier, on voit donc l’intensité du faisceau diminuer graduellement jusqu’à son extinction. Avec un faisceau de lumière blanche, l’extinction n’est pas totale.

Chez l'humain, la vision stéréoscopique a toujours été une nécessité. Malgré des siècles d'évolution, l'homme a toujours conservé cette faculté de pouvoir estimer les distances à l'aide de son sens de la vision. Ceci démontre bien l'importance de cette caractéristique physiologique.



Pour être en mesure de pouvoir évaluer les distances, le cerveau doit procéder à une analyse très complexe d'une quantité d'informations considérable. Les systèmes informatiques actuels de traitement de l'image ne permettent généralement pas une telle analyse en temps réel. Afin de mieux évaluer l'importance de la quantité d'information à traiter, regardons de plus près le point de départ de ce système de traitement de l'image biologique. Ce point c'est l'oeil humain, capable de produire un flux d'information instantané capable de surcharger les systèmes informatiques de l'ensemble de la planète en une fraction de seconde. En fait, le nerf optique est considéré comme étant le canal de communication le plus dense connu par l'homme à l'échelle de l'univers tout entier !

En plus de cette masse d'informations que chaque oeil envoie au cerveau, ce dernier doit effectuer un traitement d'image permettant la corrélation des points communs aux deux images reçues. Ceci nous semble une tâche triviale lorsque que nous regardons deux images similaires d'une même scène. Pourtant, notre cerveau doit se donner beaucoup de mal pour nous fournir l'interprétation qui nous semble évidente. Afin de se convaincre de la difficulté inhérente de cette analyse, il est proposé au lecteur d'essayer d'imaginer un algorithme mathématique itératif qui permettrait de faire une telle analyse en temps réel.

Vues gauche et droite trop disparates (ex. : couleurs trop vives en anaglyphes).

Décalages verticaux, notamment par défaut d'alignement lors de la prise de vues, rotation ou déformations en trapèze dues par exemple à l'utilisation de certains « diviseurs d'images » ou excès de convergence des axes optiques.

Défauts de synchronisme, « parallaxe temporelle » par laquelle un objet qui a bougé vers le côté n'est plus vu à sa distance correcte.

Excès de profondeur de relief : il convient de ne pas dépasser une limite typique d'écart extrême de parallaxe qui est en général estimée au trentième de la distance d'observation.

Les effets de cet excès de profondeur peuvent se manifester de trois manières différentes, à peu près indépendantes: - d'une part par une trop forte dissociation entre l'accommodation et la convergence des yeux: les limites couramment admises pour cette dissociation sont de l'ordre de grandeur d'une demie dioptrie (ou de deux degrés), mais une dissociation considérablement plus forte, jusqu'à dix degrés, est à la portée de ceux qui peuvent ainsi voir en "vision libre"; - d'autre part par un excès de variation de parallaxe angulaire entre les premiers plans et les arrière-plans: les limites couramment admises pour l'amplitude de cette plage de variation sont d'environ deux degrés aussi; - enfin par une obligation, pour l'observateur, de faire diverger ses axes oculaires.


Déformations de l'image en grandissement ou en étirement, surtout si ces déformations sont variables d'un objet à l'autre. Contradictions du relief, en particulier du fait d'un mauvais placement de la « fenêtre »: si un objet est coupé par un bord latéral de la fenêtre (définie comme l'image stéréoscopique des contours extérieurs des vues gauche et droite) mais se trouve, du fait de sa parallaxe, en avant de cette fenêtre, cela constitue une contradiction entre indices du relief.

C'est à l'astronome allemand Carl Pulfrich ( 1858 - 1929 ) que l'on doit ce mode de restitution du relief de l'image animée. Analysant les résultats d'expériences sur la perception lumineuse, il découvre et met en pratique en 1922, un nouveau mode de restitution du relief applicable au cinéma .




Cet effet est fondé sur deux éléments fondamentaux:

- la persistance rétinienne qui permet la perception des images animées
- la mise en décalage volontaire de la vision de chaque oeil.

Lors de la projection d'un film en situation normale de vision, les deux yeux perçoivent la même image au même moment. Le cerveau recevant par chaque oeil des informations strictement identiques, n'a pas la possibilité de recomposer une image en relief et se contente de lire en deux dimensions. Mais si l'un des yeux perçoit l'image animée projetée quelques millisecondes plus tard que l'autre oeil, un décalage de la vision se produit alors et pendant le temps qu'il faut à l'oeil "retardé" pour recevoir l'image, l'autre oeil perçoit déjà l'image suivante légèrement différente de la première. Ce léger décalage permet au cerveau de recevoir alors suffisamment d'informations différentes pour recomposer une image en relief.