(Auto)stéréoscopie et 3DS, comment ça marche ?

La nou­velle con­sole de Nin­tendo, la 3DS, vient de débar­quer au pays du soleil levant. Attendu pour chez nous le 25 mars pro­chain, elle pos­sède comme prin­ci­pal attrait un écran 3D per­met­tant de visua­li­ser le rendu en relief sans avoir recours aux célè­bres lunet­tes 3D. Expli­ca­tions sur la tech­no­lo­gie embar­quée.

La vision humaine

Je vais com­men­cer par expli­quer com­ment mar­che notre vision, oui c’est inné mais une fois que cela sera dit, vous com­pren­drez l’essen­tiel sans for­cer.

En sim­pli­fiant un maxi­mum, on a deux yeux qui voient cha­cun une image plane, sans relief. Ces deux ima­ges, dif­fé­ren­tes pour cha­que œil, sont ana­ly­sées par notre cer­veau qui éva­lue la pro­fon­deur des objets grâce aux dif­fé­ren­ces entre les deux. C’est uni­que­ment notre cer­veau qui crée cette per­cep­tion du relief, ou “3D”. La recons­ti­tu­tion d’une image “3D” à par­tir de deux ima­ges pla­nes légè­re­ment déca­lées, c’est la base de ce qu’on appel­lera la vision sté­réo­sco­pi­que.

Même en fer­mant un œil, cela mar­che car le cer­veau mémo­rise beau­coup d’infor­ma­tions, mais le résul­tat n’est pas aussi net qu’avec les deux yeux ouverts. Le Cyclope n’est pas con­cerné, rien ne mar­che chez lui ahaha.

La base

Une fois que vous avez com­pris le prin­cipe de la vision sté­réo­sco­pi­que, il est temps de com­pren­dre com­ment mar­chent les dif­fé­ren­tes tech­no­lo­gies 3D. Une ques­tion se pose, com­ment se fait-il que notre cer­veau com­prenne qu’il y a du relief sur un écran plat ? La tech­no­lo­gie va jouer sur la notion de dis­tance des objets, pour créer l’illu­sion de pro­fon­deur. Pour une même scène, on va donc mon­trer deux ima­ges : une pour l’œil droit, et l’autre pour l’œil gau­che.

Sur les deux ima­ges, plus un objet est censé être “pro­che” de nous, plus il sera décalé (et donc dif­fé­rent) sur l’image de gau­che et sur l’image de droite. A con­tra­rio, les objets éloi­gnés sont qua­si­ment iden­ti­ques d’une image sur l’autre. Cela suf­fit à repro­duire une pers­pec­tive. L’illu­sion est éta­blie, on voit la scène en 3D.

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Com­pa­rai­son entre les ima­ges gau­che et droite d’une même scène.
Plus l’objet est pro­che, plus il est décalé d’une image sur l’autre.
(image Wiki­pé­dia)

Il per­siste quand même un pro­blème évi­dent : lorsqu’on regarde un écran qui affi­che deux ima­ges nor­ma­le­ment des­ti­nées cha­cune à un œil, cha­que œil verra ces deux ima­ges et là le résul­tat sera flou. Il faut donc que cha­que œil voit son image pro­pre et c’est là que les lunet­tes 3D inter­vien­nent : pla­quées sur nos yeux, elles sont capa­bles de dis­tin­guer l’image des­ti­née à l’œil gau­che de l’image des­ti­née à l’œil droit, et d’en assu­rer la bonne “répar­ti­tion”.

Je ne vais pas m’attar­der sur ces tech­no­lo­gies (sur­tout qu’il en existe deux sor­tes, les sys­tè­mes actifs et les pas­sifs) mais ce que je peux en dire, c’est que comme toute nou­velle tech­no­lo­gie, elle a un coût assez élevé. Avec une moyenne de 150€ par paire de lunet­tes, je peux com­pren­dre que les joueurs puis­sent ne pas être embal­lés par l’idée de devoir jouer en por­tant des arti­fi­ces. Et puis bon, quand on porte des lunet­tes tous les jours, et devoir en plus met­tre des lunet­tes pola­ri­san­tes par-des­sus, on ne res­sem­ble plus à rien. Bref il y a un cer­tain nom­bre de con­train­tes qui font que la tech­no­lo­gie 3D avec lunet­tes ne séduit pas tout le monde.

La sté­réo­sco­pie

Là encore Nin­tendo est déci­dé­ment trop fort et l’a très bien com­pris, même si l’idée d’implan­ter de la 3D dans leur der­nière con­sole n’était pas le leit­mo­tiv de départ. Vous êtes au cou­rant, la por­ta­ble 3DS affi­che de la 3D sur un de ses écrans, visi­ble sans aucun port de lunet­tes. On parle donc d’auto-sté­réo­sco­pie, mais com­ment cela fonc­tionne-t-il ?

Con­trai­re­ment à ce que l’on pour­rait pen­ser, le prin­cipe d’auto-sté­réo­sco­pie existe depuis belle lurette. Ca a com­mencé au début du XXè siè­cle dans le domaine de la pho­to­gra­phie et ce con­cept n’a jamais cessé d’évo­luer jusqu’à ce jour. On va se con­cen­trer sur deux pro­cé­dés, le réseau len­ti­cu­laire et la bar­rière paral­laxe, cette der­nière étant la tech­no­lo­gie uti­li­sée pour l’écran de la 3DS.

Réseau len­ti­cu­laire

Je prends la défi­ni­tion de Wiki­pe­dia qui l’expli­que très bien : « l’impres­sion de relief est obte­nue grâce à un réseau de micro­len­tilles (réseau len­ti­cu­laire) placé à la sur­face de l’image, cons­ti­tuée d’ima­ges imbri­quées repré­sen­tant cha­cune un point de vue pris sous un angle dif­fé­rent. Le réseau per­met d’adres­ser à cha­que œil une image dif­fé­rente, le cer­veau de l’obser­va­teur recons­ti­tuant alors le relief ».

Vous savez, on appelle ça – à tort évi­dem­ment – les ima­ges holo­gra­phi­ques. J’en avais toute une col­lec­tion à force de man­ger des céréa­les étant plus jeune, mais bref.

Plus il y a d’ima­ges imbri­quées et donc de points de vue et plus l’effet est sai­sis­sant. Ce prin­cipe se retrouve sur tou­tes les ima­ges len­ti­cu­lai­res, tes­tez par exem­ple la jaquette spé­ciale de Van­quish et si vous vous pen­chez atten­ti­ve­ment des­sus, vous pou­vez aper­ce­voir le réseau de peti­tes len­tilles. L’auto-sté­réo­sco­pie par réseau len­ti­cu­laire est bluf­fant de qua­lité sur les ima­ges arrê­tées, par con­tre dès qu’il faut ani­mer ces ima­ges, l’effet sai­sis­sant n’est plus et il sub­siste un pro­blème de taille, la fati­gue visuelle est très impor­tante. Expé­rience inté­res­sante tou­jours con­cer­nant la jaquette len­ti­cu­laire de Van­quish : obser­vez pen­dant quel­ques secon­des la tête du héros, puis obser­vez l’arme au niveau du coup de feu, vous devez sen­tir une fati­gue visuelle beau­coup plus impor­tante au niveau de l’arme, tout sim­ple­ment parce l’arme est cen­sée être plus pro­che de nous que la tête du héros, ce qui impli­que dans le pro­ces­sus un nom­bre d’ima­ges imbri­quées plus impor­tants et donc si vous avez com­pris ce que j’ai dit plus haut sur la tech­no­lo­gie 3D, un nom­bre d’ima­ges dif­fé­ren­tes plus impor­tan­tes pour cha­que œil, et fina­le­ment plus de tra­vail pour les yeux.

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L’autre pro­cédé est beau­coup plus inté­res­sant pour les ima­ges ani­mées et les vidéos, ce qui nous con­cerne, nous ama­teurs de jeux vidéo.

Bar­rière paral­laxe

D’après Wiki­pe­dia : « Éga­le­ment uti­li­sée en vidéo, son prin­cipe est essen­tiel­le­ment le même que l’auto-sté­réo­sco­pie à réseau len­ti­cu­laire, à la place duquel un fil­tre (la bar­rière) dis­tri­bue en alter­nance les points de vue des­ti­nés à l’un ou l’autre des deux yeux. La bar­rière de paral­laxe est plus ancienne que l’écran len­ti­cu­laire (Ber­thier, 1896). Comme pour le réseau len­ti­cu­laire, un bon posi­tion­ne­ment du spec­ta­teur est néces­saire. Mais con­trai­re­ment au cas des réseaux len­ti­cu­lai­res les posi­tions laté­ra­les pour bien voir l’image entière sont tou­tes à la même dis­tance du plan de l’image ».

Le géant japo­nais Sharp est le cons­truc­teur créa­teur de l’écran 3D à bar­rière paral­laxe. Et c’est cette même firme qui équipe la 3DS pour l’écran 3D, ce qui n’est guère éton­nant.

Comme son nom l’indi­que, l’image passe à tra­vers une bar­rière afin de dédou­bler l’image, ce qui apporte immé­dia­te­ment un avan­tage : l’écran peut fonc­tion­ner en 2D ou en 3D. Sur l’écran 3D de la DS, on a en fait une série de fen­tes ver­ti­ca­les incor­po­rée dans un écran LCD ordi­naire pour con­trô­ler le che­min emprunté par la lumière pour attein­dre l’œil gau­che et l’œil droit, créant ainsi un effet de pro­fon­deur.

Cette bar­rière joue le rôle de fil­tre, une image sim­ple qui y passe au tra­vers va être dédou­blée et cha­que image aura une orien­ta­tion dif­fé­rente : une image sera pour un œil et l’autre avec un angle légè­re­ment dif­fé­rent pour l’autre œil. Le cer­veau fait le reste et le résul­tat donne une seule image en relief. Avec la Nin­tendo 3DS, on peut régler l’inten­sité de cette 3D par le biais d’une petite molette qui en théo­rie va plus ou moins con­trô­ler la quan­tité de lumière qui arrive dans la bar­rière paral­laxe pour jus­te­ment agran­dir ou rétré­cir la 3D. Lors­que l’effet 3D est désac­tivé, la bar­rière ne joue aucun rôle et dis­pa­raît.

Parallax.gif

Le rendu n’est pas mal sauf que sui­vant le jeu il peut être varia­ble. Et puis, autre con­di­tion obli­ga­toire, il faut une dis­tance par­ti­cu­lière qui doit res­ter le plus inva­ria­ble pos­si­ble sinon le résul­tat est que l’on voit plu­sieurs ima­ges super­po­sées donc pas de 3D mais juste un bor­del sans nom.

Bien placé, le rendu prend du volume et on assiste à de la 3D sans lunet­tes. Mais là encore, com­ble d’une con­sole por­ta­ble, res­ter abso­lu­ment immo­bile voire atten­dre d’être chez soi pour doser, c’est n’importe quoi. A quoi ça sert alors d’avoir une con­sole por­ta­ble ? C’est là où le bât blesse. De plus, le fait de devoir jouer sur la dis­tance et se con­cen­trer un mini­mum pour aper­ce­voir de la 3D fati­gue inten­sé­ment les yeux ce qui fait qu’on ne pourra plus trop faire de séan­ces pro­lon­gées, ce qui n’est pas un mal pour cer­tains me direz-vous. Et puis, on ne pourra plus faire pro­fi­ter un ou plu­sieurs voi­sins, la con­sole devient vrai­ment indi­vi­duelle puis­que seul le joueur peut pro­fi­ter de l’affi­chage en 3D.

Atten­tion aussi aux enfants en bas âge, Nin­tendo décon­seille la fonc­tion 3D aux enfants de moins de 7 ans car ils seraient plus sen­si­bles aux ima­ges en relief qui pour­raient leur cau­ser des trou­bles visuels. Ce serait bête de dia­bo­li­ser le jeu vidéo à cause de la Big-N hein ?

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Pour ses men­su­ra­tions, l’écran 3D mesure envi­ron 9 cm de dia­go­nale soit 3,54 pou­ces et affi­che une réso­lu­tion théo­ri­que de 800×240 pixels quand la 3D est désac­ti­vée.

Lors­que le mode 3D est activé, on divise l’hori­zon­tal par 2 (on retrouve ici notre bonne vieille sté­réo­sco­pie : deux ima­ges affi­chées l’une à côté de l’autre) et on obtient une réso­lu­tion de 400×240 pour cha­que œil. L’écran infé­rieur est plus petit mais tac­tile. Il mesure 3,02 pou­ces soit 7,67cm pour une réso­lu­tion de 320×240.

Pour finir, sachez que Sharp tra­vaille tou­jours sur cette tech­no­lo­gie pour l’amé­lio­rer sans cesse et il est facile de pré­dire l’ave­nir des télé­pho­nes por­ta­bles et des appa­reils por­ta­bles en géné­ral avec l’avè­ne­ment du tout 3D. Pour avoir fouillé rapi­de­ment le net, Sharp a sorti un écran de 3,4 pou­ces avec un affi­chage de 480×854 mais aussi des 10,1 pou­ces que l’on pour­rait idéa­le­ment voir débou­ler sur net­books et tablet­tes (ou devrais-je dire ardoise).

Con­clu­sion de tout cela, j’attends ma 3DSiXL avec un écran plus grand, plus large, et pour­quoi pas un écran 3D tac­tile ? Pour plus de détails sur l’auto-sté­réo­sco­pie, n’hési­tez pas à jeter un coup d’œil (aha­hah) à l’arti­cle Wiki­pé­dia : http://fr.wiki­pe­dia.org/wiki/Auto-s….

Bien sûr, si j’ai com­mis des erreurs, n’hési­tez pas à com­men­ter pour me cor­ri­ger. Merci au maî­tre Dou­glas Alves pour m’avoir donné les liens de réflexion sur le sujet.

Kendo

#1jour1baston je déchire toute forme de vie à Saturn Bomberman. Team rétro, MO5.COM.

3 thoughts to “(Auto)stéréoscopie et 3DS, comment ça marche ?”

  1. Juste un détail : à l’œil, j’avais pourtant remarqué que justement quand on passait en 2D sur 3DS la résolution horizontale était doublée (et la luminosité baisse de moitié). C’est assez flagrant, l’image est bcp + fine.

  2. Bah oui.
    “Lors­que le mode 3D est activé, on divise l’hori­zon­tal par 2 (on retrouve ici notre bonne vieille sté­réo­sco­pie : deux ima­ges affi­chées l’une à côté de l’autre) et on obtient une réso­lu­tion de 400×240 pour cha­que œil.”

  3. Mince, ce n’est pas ce que j’avais réussi à voir quand j’ai essayé… pour moi, la résolution restait clairement de l’ordre de 400×240 même en 2D.

    Du coup, étant donné que j’ai moi-même apporté la précision “en réa­lité, elle ne sera jamais exploi­tée au-delà de 400×240, même en 2D” qui n’est pas de Kendo, à la correction, je vais la retirer.

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