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La 3ème dimension

dans le cadre du TPE sur la 3D
by

Guillaume Biganzoli

on 24 November 2012

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Transcript of La 3ème dimension

Pour créer un anaglyphe il faut:
Deux images, d'un même sujet, aux couleurs complémentaires, décalées de 6.5cm.(La complémentarité de la couleur des images peut se faire grâce à des logiciels tel qu'Anaglyph_maker).
Pour percevoir le relief il faut:
Des lunettes aux filtres correspondants aux couleurs utilsées pour l'anaglyphe. La Stéréoscopie La polarisation de la lumière L'anaglyphe La polarisation est un principe caractéristique de la lumière et définit la propagation de celle-ci dans l'espace. Comment
ça fonctionne ? Les Différentes techniques de vision en 3D La vision: De l'oeil au cerveau. http://www.aao.org/eyecare/anatomy/ L'anaglyphe est un moyen très simple et
peu coûteux pour réaliser une vision en relief. Matériel nécessaire pour l'expérience:
2 projecteurs
2 filtres polarisants
1 écran métallisé
1 paire de lunettes polarisante L'image projetée par les projecteurs sera alors polarisée verticalement par le filtre gauche et horizontalement par le filtre droit.
Cette image sera envoyée sur un écran métallisé pour conserver la polarisation de l'image. Les verres des lunettes Real 3D en cinéma, sont équipés de deux polariseurs: l'un vertical et l'autre horizontal.
Ainsi, l'image projetée verticalement sera perçue par l'oeil gauche, et celle perçue horizontalement sera perçue par l'oeil droit.
La Structure de l'oeil De l'oeil au cerveau L'interprétation
du cerveau
L’œil est l’organe sensoriel à l’origine de la vision. Il est composé en grande partie de cellules transparentes, qui laissent passée la lumière, mais qui on aussi la propriété de grossir image perçue (notamment le cristallin) afin que l’image qui arrive sur la rétine soit nette. Puis le nerf optique s’occupe de transmettre l’image au cerveau.
TPE: La Troisième Dimension: une vision en relief Problématique: Comment l'homme peut-il reconstituer l'illusion du relief ? Aude Faure
Adrien Dumas-Crouzillac
Guillaume Biganzoli Le message nerveux se dirige dans différentes zones du cerveau pour y être interpété par celui-ci.

Qu'est-ce-que c'est?

Cette technique utilise la synthèse soustractive des couleurs et la capacité du cerveau à créer un relief à partir des deux images que perçoivent les yeux.
Après l'arrivée du message lumineux sur la
rétine grâce au phénomène d'accomodation,
la rétine modifie ce message en message
nerveux. Le rayon lumineux traverse trois couches de cellules reliées entre elles dans la rétine:
les photorécépteurs
les cellules bipolaires
les cellules ganglionnaires Les cônes sont sensible à une intensité forte
de la lumière et permettent ainsi
une bonne acuité visuelle et une
vision des couleurs grâce à trois
types de cônes qui perçoivent chacun
une couleur du spectre de la lumière.
Les bâtonnets sont sensible à une intensité lumineuse faible
et permettent de voir les objet avec une faible acuité.
On distingue deux types de
photorécépteurs: les cônes
et les bâtonnets. La fovéa est situé sur la rétine,
et elle est constituée d'une majorité
de cônes ce qui en fait la zone où l'acuité visuelle est la plus forte.
Dans les zones peripheriques,
le nombre de bâtonnet devient de plus en plus important
lorsque l'on s'éloigne de la fovéa. Ces photorécépteurs sont reliées aux cellules bipolaires. Celle-ci transmettent le
message nerveux formés par
les photorécépteurs aux cellules
ganglionnaires. Les cellules ganglionnaires ont
également pour role de transmettre
ce message nerveux. Le message nerveux arrive donc jusqu'au axones des cellules ganglionnaires qui ensemble forment le nerf optique. Le nerf optique a pour
role de transporter ce message
nerveux jusqu'au cerveau
qui interpretera ce message. On distingue principalement deux types
de "stéréoscopie" qui ne nécessitent presque
aucun materiel et qui permettent d'avoir une
vision du relief: La stéréoscopie par
vue parallèle. La stéréoscopie par vue croisée. Pour ces deux procédés il faut
deux images l'une à coté de l'autre
avec un léger décalage. Ces images
peuvent être réalisées grâce à la
technique ci-dessous. La stéréoscopie par vue parallèle
nécessite donc:
-une image vue de gauche positionnée
à gauche
-une image vue droite
à droite
-un stéreoscope permettant à
chaque oeil de ne voir que l'image
qui lui correspond.
Le principe de la stéréoscopie par
vue parallèle et de donner séparemment
à chaque oeil deux images avec un
décalage. Le cerveau superpose alors
lui-même les images ce qui crée pour
l'individu une impression de relief. Une experience
simple est alors
possible à réaliser
pour cela: il suffit de
construire un
stéréoscope. Il suffit alors de regarder par les
deux trous réalisés pour les yeux afin
d'obtenir une impression de relief. Le principe de la stéréoscopie
par vue croisée est de donner
une image à chaque oeil en
croisant le regard c'est-à-dire en louchant ; c'est pourquoi cette technique nécessite un apprentissage. En louchant, les images se superposent. Pour réaliser une vision en relief, grâce à la stéréoscopie
par vue croisée, il faut deux images avec un décalage. L'image vue de droite est placée à gauche et l'image vue de gauche est placée à droite. Lexique Rétine: membrane formée au fond de l'oeil par expansion du nerf optique et qui reçoit les impressions lumineuses.
Nerf optique: membrane tapissant l'oeil et prenant naissance sur la rétine, qui contient les cellules permettant aux rayons lumineux d’être captés, puis transformés en message nerveux.
Photorécepteur: nom donné aux cellules de l'oeil (bâtonnets et cônes) qui reçoivent la lumière et jouent un rôle essentiel dans la vision.
Fovéa: point focal de la rétine. Elle ne contient que des cônes et permet une vision nette en pleine lumière et correspond à la zone où l'acuité est optimale.
Axone: long prolongement fibreux du neurone, qui conduit l'influx nerveux.
Polarisation: propriété des ondes électromagnétiques, telle que la lumière, liée à l'orientation qu'elles suivent dans un plan.
Polariseur: instrument qui oriente la lumière.
Anaglyphe: procédé photographique donnant une impression de relief par la superposition de deux épreuves.
Stéréoscopie: procédé permettant de restituer une impression de relief à partir du fusionnement de deux images planes d'un même sujet.
Vision binoculaire : procédé de vision avec deux yeux, ce mode de vision permet un champ de vision global plus grand et est nécessaire pour pouvoir visionner un objet dans toute sa perspective et sa profondeur.
Cristallin : milieu transparent, constituant de l’œil. Il réagit comme une lentille convergente pour faire dévier les rayons qui me traversent sur la rétine. Il est constitué de cellules très allongées, qui s’agencent de façon particulière pour permettre son élasticité et qui renouvellent leur contenu régulièrement d’où la transparence du cristallin.
Opsine : pigment de nature protéique se situant sur la rétine externe du cône et qui est responsable de l’absorption d’une couleur particulière du spectre de la lumière. Il en existe de trois types : S correspondant à la couleur bleue, L correspondant à la couleur verte et M correspondant à la couleur rouge.
Cortex visuel : zone du cerveau occipital responsable de l’interprétation du message nerveux. Il est constitué de différentes voies (ventrale et dorsale), elle-même divisée en aires visuelles chacune responsable de l’interprétation d’une caractéristique de l’image observée.











Grâce aux lunettes chaque oeil perçoit une des images projetées qui correspond à sa perception du réel. Puis le cerveau joue son rôle habituel et permet la vision en relief des images homologues perçues par chacun de nos yeux. Le cristallin, pour permettre qu'une image proche ou lointaine soit nette sur la rétine, doit s'accommoder. L'accomodation du cristallin se fait grâce aux muscles cilliaires qui permettent au cristallin de se contracter et donc fromer une image nette sur la rétine pour une vue de près ou de loin. Le cristallin a donc le rôle d'une lentille convergente. Ce procédé peut aussi être utilisé, grâce à sa simplicité de réalisation, pour des vidéos ou des courts-métrages. La stéréoscopie désigne les procédés
permettant de voir une image plane
en trois dimensions. Synthèse Vue de droite Vue de gauche Cristallin Humeur vitrée Caractères grossi Pour résumer, on peut dire que la voie ventrale permet de distinguer l'objet, et la voie dorsale permet de situer l'objet dans l’espace afin que l’individu puisse mieux interagir avec ce qui l’entoure.
Après avoir correctement analysé toutes les caractéristiques de l’objet observé, le cerveau:
redressera l’image inversée projetée sur la rétine.
fera une estimation de la taille et des distances. (V1, V2 et V3)
ajoutera les couleurs. (V4)
rajoutera, grâce à la vision binoculaire qui consiste à partir de deux images de n’en faire plus qu’une, les effets de perspective et de profondeur.
La conscience du mouvement (V5) par le cerveau se fait quand il interprète deux mêmes images légèrement décalées l’une par rapport à l’autre grâce à la mémoire à court-terme.
La réunion de toutes ses informations provenant des différentes aires corticales s’appelle l’intégration.

La vision binoculaire consiste à observer un objet avec deux yeux. Ce mode de vision a des particularités très importantes:
elle permet, par exemple, à l’homme d’avoir une vision globale plus grande. Chaque œil ayant un champ de vision de 150 degrés, la réunion de ces deux champs visuels permettent à l’homme d’avoir une vision horizontale totale de 180 degrés avec 120 degrés de vision binoculaire et 30 degrés de vision monoculaire de chaque côté. Cette particularité en entraîne une autre. Ainsi, comme chaque œil voit une image différente, le cerveau réunit les deux images décalées pour ainsi retrouver une impression de profondeur et de relief. C’est le phénomène de la stéréoscopie. Le professeur Walter Lewin du MIT a étudier les propriétés de la lumière. Il est arrivé à la conclusion que la lumière polarisée verticalement prend la forme de la fonction sinusoïdale. Nous en avons fait l'étude et nous avons constaté que celle-ci est périodique et impaire, ce qui permet entre autre la polarisation de la lumière. Le message nerveux arrive au cortex visuel primaire en passant par le chiasma optique. Le cortex gauche se chargera de l'interprétation de la vision gauche des deux yeux (ici représenté en vert); le cortex droit, interprétera la vision droite des deux yeux (ici en rouge).

Leslie Ungerleider et Mortimer Mishkin furent les premiers à discerner deux voies différentes du cortex visuel responsables de l'interprétation de l'image par le cerveau. La reconnaissance de l'objet, est analysée par les aires visuelles temporales (car en direction du lobe temporal): V3 et V4. La plupart des scientifiques pensent que V3 est responsable de l’interprétation des formes. Semir Zeki de l’University College de Londres a lui prouvé par ses travaux, que l’aire V4 est responsable de l’analyse des couleurs.

Voie Ventrale L’action qui agit sur l’objet est analysée par les aires visuelles pariétales (car en direction du lobe pariétal) : V5 et V3A.
La reconnaissance de l'objet se fait dans la voie ventrale du cerveau. Voie
Dorsale Grâce à des expériences faites avec des images à résonance magnétiques ou IRM, on a pu trouver que l’aire V5 s’occupe essentiellement de la perception du mouvement. L'aire V3A a le même rôle que l'aire V3.

L’action qui agit sur l’objet se fait au niveau de la voie dorsale du cerveau.


L’interprétation finale de l’objet, se fait avec les aires V1 et V2, essentielles pour une vision précise, car elles permettent la perception des contours. Cortex Visuel La lumière est une onde transversale, elle peut être orientée circulairement, verticalement ou horizontalement. Les polariseurs sont des filtres qui permettent de polariser ou orienter la lumière dans un sens particulier. Ils permettent ainsi d’orienter la lumière dans le sens voulu. Ces filtres peuvent être placés sur des lunettes afin de ne plus voir les reflets causés par la réverbaration de la lumière. Les polariseurs vont alors dévier la lumière arrivant jusqu'à l'oeil de l'individu afin que celui-ci ne soit plus gêné par les reflets. Au XVIème siècle, le scientifique Giambattista et le peintre Jacopo Chimenti tentent de restituer l'illusion
du relief à l'aide de dessins pris d'un point de vue légèrement différent. Chimenti peindra ce que voit
chaque oeil dans la vision binoculaire. L'apparition de la photographie en 1832 accélérera la recherche pour la restitution du relief. On pense ainsi à coupler deux appareils. En 1856 apparait le premier appareil à double objectifs. L'effet stéréoscopique, désigne l'impression de relief que l'on ressent lorsque l'on observe une vidéo stéréoscopique. C'est avec une formule permettant de calculer cet effet, que nous avons réalisé les expériences d'anaglyphe et de polarisation.
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