Stéréoscopie

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La stéréoscopie (du grec stéréo : solide, scope : vision) est l'ensemble des techniques mises en œuvre pour reproduire une perception du relief à partir de deux images planes. Elle est née pratiquement en même temps que la photographie.

Les deux images gauche et droite d'un couple stéréoscopique.

Elle se base sur le fait que la perception humaine du relief se forme dans le cerveau lorsqu'il reconstitue une seule image à partir de la perception des deux images planes et différentes provenant de chaque œil.

Il existe une grande variété de moyens pour réaliser ces images, aussi bien que pour les observer. Plusieurs centaines de livres ont été consacrés à la description de ces moyens.

Sommaire

1 Pourquoi regarder en relief?
2 Comment réaliser des images en relief ?
3 Comment observer en relief des images réalisées dans ce but?
4 Les écueils à éviter, sources de fatigue visuelle
5 Organisations
6 Voir aussi
- 6.1 Articles sur Wikipédia
- 6.2 Liens externes

[modifier] Pourquoi regarder en relief?

Portrait stéréoscopique de l'écrivain anglais Wilkie Collins (1824-1889), pris en 1874 par Napoleon Sarony (1821-1896)

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.
Les images trop complexes, trop enchevêtrées, sont beaucoup plus lisibles si on les observe en relief: par exemple une cavité dans un objet apparaît effectivement comme creuse; au contraire des aspérités n'apparaissent pas comme telles en photo "plate".
La présentation en relief procure une sensation de présence qui n'existe pas autrement, car le spectateur voit la scène comme s'il y était, surtout en projection dans une salle assez obscure pour que seule la photo en relief soit visible.
On peut aussi voir en relief ce qu'on ne voit pas naturellement ainsi: des montagnes ou des formations nuageuses sont trop éloignées pour qu'on en perçoive les plans successifs, mais si elles sont photographiées en relief depuis deux points assez écartés on les voit, certes de taille réduite, mais avec tout leur relief et leurs formes réelles; des microcristaux, des insectes ou des fleurs, trop petits pour être observés à l'œil nu, pris de deux points de vue assez rapprochés, apparaissent très agrandis avec leurs formes réelles et leur profondeur.

[modifier] Comment réaliser des images en relief ?

Quatre jeunes filles aux Chrysanthèmes, Yokohama, vers 1900. Autre vue de la même série...

Par images, on entend ici photos, dessins, images de synthèse ou images réalisées par tous les autres moyens. Prendre deux vues de la même scène, à partir de deux points de vue côte à côte. En photo:

Soit en deux temps, en déplaçant l'appareil: dans ce cas, il est indispensable que rien n'ait bougé entre les deux prises de vues, par exemple personnages, animaux, véhicules, feuilles des arbres, vagues, nuages ou leurs ombres sous l'effet du vent; il faut aussi que les deux prises de vues visent dans la même direction, que l'appareil n'ait pas avancé, n'ait pas été déplacé en hauteur ni n'ait tourné sur lui-même.
Soit avec deux appareils identiques, déclenchés en même temps: il faut pour cela que les appareils soient rigidement fixés et bien alignés, et que le déclenchement soit bien simultané, ce qui impose des contraintes, avec des appareils à film et surtout avec des appareils numériques. Plusieurs entreprises artisanales proposent depuis peu des couplages de deux appareils numériques, bien fixés entre eux et bien synchronisés.
Soit avec un appareil à deux objectifs: soit un appareil ancien, avec les contraintes habituelles des appareils anciens (pas de cellule, pas d’avancement automatique du film), soit avec un appareil moderne qui n'est fabriqué que par la firme allemande RBT, ce qui entraîne des prix et délais de livraison importants. Un tel appareil à deux objectifs n'existe pas encore en numérique.
Il existe encore d'autres méthodes, chacune adaptée à des cas particuliers, notamment pour les prises de vues en « macrostéréoscopie », c'est-à-dire avec une « base » étroite adaptée pour photographier de très petits objets: double diaphragme avec des miroirs, diviseurs d'images (attention aux "déformations en trapèze"), filtres de couleurs côte à côte devant l'objectif, miroirs semi-transparents, etc.
Des images stéréoscopiques peuvent facilement être extraites de toutes sortes modèles numériques professionnels tridimensionnels, en choisissant deux points de vue écartés par exemple d’un à deux dixièmes de la distance du premier plan s’il s’agit de les présenter sur un écran d’ordinateur, mais pas plus d’un trentième s’il s’agit de les présenter en projection à un large auditoire.

[modifier] Comment observer en relief des images réalisées dans ce but?

Ces images peuvent être en diapositives, tirées sur papier, sur l'écran d'ordinateur, etc.

Avec un instrument d'optique appelé stéréoscope; il existe beaucoup de variétés de stéréoscopes: à deux lentilles, à deux miroirs, à un seul miroir, à miroir semi-transparent, etc.
Séparation des vues gauche et droite par les couleurs, voir : Anaglyphe : certes ce procédé dégrade les couleurs et exclut la présence d'objets aux couleurs vives trop voisines de celles des filtres colorés, mais c'est la seule manière connue pour imprimer des images de grand format facilement visibles en relief par des personnes non entraînées à la vision libre.
Images imbriquées en bandes verticales: réseaux "lignés" ou "lenticulaires", visibles en relief sans aucun instrument (auto-stéréoscopique).
Projection en lumière polarisée, de loin la méthode la plus facile, efficace et spectaculaire, qui certes demande des moyens aux organisateurs de ces projections, mais qui n'imposent au spectateur que de porter des lunettes légères, peu coûteuses et peu contraignantes, et ne détériorant pas du tout les couleurs.
Autres: images réelles projetées dans l'espace, photostéréosynthèse, holographie, etc.
En "vision libre", parallèle ou croisée, pour ceux qui le peuvent, soit spontanément, soit après des exercices oculaires; pour la plupart cette vision libre n'est possible qu'à une distance importante, d'où l'image paraît déformée. La vision croisée est la plus accessible : l'oeil gauche regarde la figure droite et l'oeil droit regarde la figure gauche. Pour s'aider, on peut fermer d'abord son oeil gauche puis placer sa main droite à quelques centimètres de son oeil droit de façon à lui cacher la figure droite. Puis on ferme l'oeil droit et on place la main gauche à quelques centimètres de son oeil gauche de façon à lui cacher la figure gauche. On ouvre alors les deux yeux, chacun d'eux ne voyant qu'une figure. Loucher quelque part dans l'intervalle entre les deux mains pour faire superposer les deux figures en une figure unique. Avec un peu d'entraînement, le cerveau finit au bout de quelques secondes à une minute par accommoder la vision sur une figure nette en relief. Ci-dessous, une animation en vision croisée.

Animation stéréoscopique en vision croisée

[modifier] Les écueils à éviter, sources de fatigue visuelle

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 "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;
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 ».

Ces écueils peuvent être évités, notamment par un travail dit de "montage", aussi bien dans les cas de diapositives, de tirages papier, de photos numériques.

Voici un exemple d'image stéréoscopique ancienne:

Installation d'un réverbère au gaz, à Berlin, en 1890

[modifier] Organisations

La stéréoscopie intéresse des milliers d’amateurs à travers le monde, dont la plupart se regroupent en associations, notamment l’Union Internationale de Stéréoscopie et les clubs nationaux ou locaux qui lui sont affiliés (en France: le Stéréo-Club Français). Ces associations comptent aussi parmi leurs membres de nombreux professionnels.

La stéréoscopie intéresse également les professionnels, dans des domaines variés (géographie, biologie, chimie, architecture, imagerie médicale, « CAO », etc.). Il n’existe pas d’organisation qui regroupe les stéréoscopistes de toutes ces professions. Par contre, l’essentiel des connaissances accumulées par ces professionnels se retrouve dans les comptes rendus des congrès annuels « Stereoscopic Displays and Applications ».