Introduction aux images stéréoscopiques
Télévision en relief stéréoscopique - Principe, production et formats

TE5676 v1 Article de référence

Introduction aux images stéréoscopiques
Télévision en relief stéréoscopique - Principe, production et formats

Auteur(s) : Marc LEGER, Francis MAHIEU

Relu et validé le 01 mars 2015 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Introduction aux images stéréoscopiques

1.1 - Concepts de base
1.2 - Vision du relief. Indices monoculaires de profondeur

Figure 5 - Ombres
1.3 - Principes généraux de stéréoscopie

Figure 6 - Angle de convergence Figure 7 - Parallaxe Figure 11 - Boîte scénique

2 - Techniques et outils de captation

2.1 - Modules caméras
2.2 - Réglages

Figure 16 - Réglages de l'entraxe Figure 17 - Réglages de la convergence

3 - Techniques et outils de postproduction

3.1 - Étapes et procédures (workflows )
3.2 - Conversion 2D en 3D-s

4 - Stockage et distribution des images stéréoscopiques

4.1 - Formats « frame compatible »

Figure 22 - Décimation horizontale Figure 23 - Décimation verticale Figure 24 - Décimation en quinconce Figure 30 - Format anaglyphe Figure 31 - Format tile
4.2 - Formats « frame compatible » amélioré
4.3 - Formats « service compatible »

Figure 35 - Codage 2D + Delta Figure 36 - Codage multivues Figure 37 - 2D + Depth

5 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

RÉSUMÉ

Après précision du vocabulaire, cet article décrit les principes de base de la perception et de la restitution du relief à partir d'images stéréoscopiques à la télévision, dite TV3D-s. Il présente ensuite les méthodes et outils utilisés pour la production et la post-production de telles images. Les différents formats disponibles pour leur stockage et leur distribution sont ensuite détaillés. La diffusion sur réseau, la distribution sur Blu-ray Disc, l'affichage, la visualisation sur écran et le contrôle de qualité de ces images stéréoscopiques ne sont pas traités ici.

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Auteur(s)

Marc LEGER : Diplômé de l'École nationale supérieure Louis-Lumière - Opérateur de prise de vues –Ingénieur vision - Formateur à INA EXPERT
Francis MAHIEU : Formateur en techniques de Vidéo numérique à INA EXPERT

INTRODUCTION

La stéréoscopie, ou technique de création d'une impression de relief à l'aide d'une vision binoculaire, est apparue avec des images fixes dès la moitié du XIX^e siècle. Ce n'est que dans la période 1952-1954 qu'une production cinématographique en relief conséquente a eu lieu, puis a diminué, pour de nouveau connaître un regain, des années 2003 à nos jours, grâce à l'utilisation des techniques numériques. Dans le domaine de la télévision, il a fallu attendre 2010 pour voir apparaître une offre de téléviseurs 3D-s pour l'affichage d'images stéréoscopiques, mais sans que l'offre de programmes ne suive.

L'objectif de cette série de deux articles, est de présenter la spécificité de la stéréoscopie pour :

créer une impression de relief ;
juger de la difficulté et de la complexité à produire, et à distribuer, ces images stéréoscopiques à la télévision ;
comprendre l'évolution de la TV 3D-s, et de son éclipse (temporaire ?) au profit de la télévision Ultra-High Definition (TV UHD).

Ce premier article détaille :

les principes de base et les paramètres pour créer une impression de relief à partir de deux images correspondant aux deux vues de l'œil gauche et de l'œil droit ;
les méthodes et outils utilisés en production et postproduction télévision en relief : équipements de tournage, de montage, de conversion 2D en 3D-s ;
les formats d'image utilisés pour le stockage et la distribution des images stéréoscopiques.

Le 2^e article [TE 5 678] présente :

les normes utilisées pour la diffusion télévision des images stéréoscopiques, ou leur distribution sur Blu-ray Disc ;
les technologies d'affichage et de visualisation sur écran de télévision ;
le contrôle de la qualité des images en relief.

Le document annexe « Pour en savoir plus » fournit des références et liste quelques outils.

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MOTS-CLÉS

3D 3D-s stéréoscopie

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te5676

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1. Introduction aux images stéréoscopiques

1.1 Concepts de base

Avant de décrire les principes et les techniques de l'image 3D stéréoscopique, il est important de bien définir d'abord le vocabulaire utilisé. Car ce dernier est un peu ambigu.

3D

Ce terme a été utilisé d'abord pour parler d'image de synthèse : c'est-à-dire d'image résultant d'un calcul et non pas d'une prise de vue réelle. Les anglo-saxons parlent alors de CGI pour Computer Generated Image.

En image de synthèse, on a modélisé des objets virtuels en trois dimensions xyz. On peut calculer une image de ces objets en définissant les caractéristiques et le placement d'une caméra et de sources lumineuses virtuelles. L'image qui en résulte n'est pas « en relief » mais en « 3D » (figure 1).
L'ambiguïté est due au fait que le même terme désigne maintenant une image stéréoscopique. Pour plus de précision, on utilisera l'acronyme 3D-s pour 3D stéréoscopique (s-3D pour stereoscopic 3D ).

Relief

On utilise souvent le terme « image en relief », mais si on regarde une image plate, on voit déjà du relief !!!

Lorsque nous regardons un tableau, nous sommes capables de comprendre quels éléments le peintre a représenté en avant-plan, quels éléments sont en profondeur ; pourtant, nous regardons une image plane (figure 2). Cela signifie que l'artiste a disposé sur sa toile un certain nombre d'indices de profondeur qui aident notre cerveau à reconstituer la scène dans sa profondeur (§ 1.2 et 1.3 ).

Stéréoscopie

C'est le terme le plus précis pour parler de cette technique.

Nous avons deux oreilles : pour se rapprocher au maximum de notre façon d'entendre le monde, on a inventé la stéréophonie.

Nous avons deux yeux : pour se rapprocher de notre façon de voir le monde, on a inventé la stéréoscopie.

La stéréoscopie,...