Pourquoi voit-on en 3D ?

Le cinéma d'aujourd'hui montre l'apanage d'une nouvelle technologie surprenante : la 3D. Le spectateur est plongé devant une nouvelle image que son cerveau interprète comme en relief alors qu'elle est seulement projetée sur un plan (l'écran de cinéma). Comment est-ce possible ? Un petit détour dans le cerveau.


Une image, c'est de la lumière. De la lumière émise dans différentes fréquences, avec différentes intensités. Cette lumière est captée par une multitude de récepteurs rétiniens en forme de cônes ou de bâtonnets, qui traduisent l'information de lumière qui nous parvient en signaux électriques portant les informations sur les formes et les couleurs de ce que l'on voit. Avec ces informations sont également codés la position dans l'espace, le mouvement, etc. Toutes ces informations collectées par notre rétine (nos yeux), vont être transmises par des nerfs jusqu'aux zones postérieures du cerveau.

Un petit tour par les aires visuelles

L'information part donc de la rétine et va traverser tout le cerveau pour arriver dans la zone postérieure, qu'on appelle aussi lobe occipital, qui est situé à l'arrière de notre tête, juste au-dessus du cervelet. Dans ce lobe, plusieurs zones spécialisées sont allouées au codage de l'information qui vient des yeux. Toutes les informations vont d'abord passer par l'aire V1, aire primaire qui prend tout tel quel, pour le redistribuer après vers les zones comme V2, V3 (qui s'occupe des formes), V4 (qui s'occupe de la couleur), V5 (qui s'occupe du mouvement), etc.



Tout ça, ça nous dit comment sont codés toutes les informations de l'image, mais pas pourquoi on voit en 3D...

Pour ça, il faut revenir sur le circuit qu'emprunte l'influx nerveux qui vient des yeux avant qu'il arrive dans le lobe occipital (l'arrière du cerveau).

Retour sur le circuit des nerfs optiques

L'image reçue par les yeux est, nous l'avons dit, transformée en signaux électriques qui vont circuler jusqu'à l'arrière du cerveau par ces nerfs. Il y a les nerfs qui partent depuis l'œil droit, et d'autres nerfs qui partent depuis l'œil gauche. L'intérêt est que ces fameux nerfs, appelés nerfs optiques, font ce qu'on appelle un "chiasma optique", c'est-à-dire qu'ils se croisent vers le milieu du cerveau. Et finalement, ce qui est vu par l'œil gauche sera traité du côté droit du cerveau, et inversement. Mais on voit sur le schéma que tous les nerfs ne sont pas déviés, il y en a qui restent sur la même partie du cerveau...



C'est en partie grâce à ce qui se passe dans ce Chiasma que l'on peut voir les images en 3D...

Ok, mais pourquoi voit-on en 3D ?

Je ne parle pas encore de l'image 3D projetée au cinéma. Non, je parle là de manière générale de pourquoi on voit la profondeur dans la vie de tous les jours. L'explication est toute simple : on a deux yeux, et ces deux yeux sont écartés d'une dizaine de centimètres l'un de l'autre. Ils ne vont donc pas recevoir l'image depuis le même point de vue et c'est cette différence de point de vue, après traitement par le cerveau, qui va permettre de percevoir la profondeur.
L'information venant de l'œil droit va arriver en partie dans le cerveau gauche, et en partie dans le cerveau droit. Prenons l'exemple des nerfs arrivant dans le côté droit du cerveau (voie en rouge sur le schéma).
Le cerveau droit va recevoir une image venant de l'œil droit, et aussi l'image qui vient de l'œil gauche. Ces deux images du même objet ne sont pas identiques car le point de vue est différent d'environ dix centimètres. Vous pouvez faire un essai pour voir les deux images : fermez un œil, puis l'autre ; les deux images sont décalées...
En faisant passer ces informations dans les différentes zones du cerveau par des réseaux très complexes, le cerveau va pouvoir superposer ces deux images et créer de la profondeur. Voilà comment le cerveau arrive à faire de la profondeur à partir des objets en relief que nous percevons.

Et comment on a reproduit ça sur une surface plane ?

Le problème au cinéma, c'est que les objets que nous percevons ne sont pas en relief, ils sont sur un seul plan : celui de l'écran. Donc on ne peut pas expliquer la 3D juste avec ce phénomène. Il y a en plus une technique qui n'a rien à voir avec le cerveau, mais qui se joue de ses limites.

Les fameuses lunettes cyan et rouges

Plusieurs techniques ont été employées pour avoir de la 3D : on a d'abord eu les lunettes cyan et rouge. Si vous les enlevez en regardant un film fait pour ces lunettes, vous verrez bien que les deux images (la cyan et la rouge) ont été décalées, ce qui montre qu'on a joué sur l'espacement des deux yeux pour recréer virtuellement une profondeur en trompant l'espacement.
Explication : un œil ne voyait que l'image cyan, l'autre que l'image rouge décalée (du fait du filtre des lunettes qui ne laissent pas passer l'autre couleur antagoniste, le cyan étant l'antagoniste du rouge). On l'a dit, le relief est dû au fait que l'image d'un objet soit vue légèrement décalée par l'autre œil. Là, on a projeté deux images décalées, et fait en sorte que seulement un œil perçoive une seule des deux images. L'autre perçoit l'autre image, décalée, et croit donc à du relief. Ça marchait bien, mais c'était forcé d'être en noir et blanc. La technique qu'on utilise maintenant est différente et nous permet d'avoir de la couleur, mais revient en fait au même.

Les nouvelles lunettes de l'UGC...

Sans vouloir faire de pub, bien entendu, vous avez peut être jeté un œil sur les lunettes qu'on vous a fourni lorsque vous êtes allé voir Avatar au cinéma. Vous avez ainsi peut être remarqué le petit écran noir au dessus du nez... Vous avez peut être, comme moi, été curieux au point de cacher ce petit écran pour voir ce que ça fait, et vous avez été surpris de remarquer qu'alors, l'image n'était plus en 3D mais était redevenue normale...
C'est donc que le truc est là-dedans.

En fait, c'est le même principe que pour les anciennes lunettes cyan/rouge, mais au lieu de décaler l'image sur l'écran, on décale l'image au niveau des yeux.
Je m'explique :
Vous avez peut être remarqué que si vous regardiez l'écran sans lunettes, l'image était comme dans un film normal, et non plus décalée comme pour les anciens films 3D. C'est normal. En fait, ces nouvelles lunettes font décaler l'image au niveau de vos yeux. Le petit écran noir détecte la lumière et active la fonction spéciale de ces lunettes, qui va empêcher un œil de voir (en obscurcissant le verre), puis très rapidement empêcher l'autre œil de voir. C'est comme si vous fermiez l'œil gauche, puis que vous le rouvriez en fermant l'œil droit, avant de recommencer, et ça à une fréquence très rapide... Le résultat, vous le voyez : c'est l'image en 3D...

En fait, avec ce processus, ils font en sorte que l'œil droit capte une image, puis l'œil gauche capte la même image, mais de son point de vue différent (il y a donc deux fois plus d'images sur la bobine, mais ça va aussi 2 fois plus vite), ceci de manière si rapide que le cerveau croit qu'il a vu les deux images en même temps. Et il va donc les traiter comme si les deux images reçues (de l'œil gauche et de l'œil droit) étaient reçues au même moment, et le décalage que l'on a alors créé va être traité comme un décalage dû à la profondeur. Donc le cerveau, en analysant ces images, va recréer la profondeur qu'il croit avoir perçue...

Et là, on obtient une image en profondeur à partir d'une image plane... C'est donc en trompant de différentes manières le phénomène naturel d'espacement des images perçues par les deux yeux qu'on peut tromper le cerveau et créer l'illusion de la 3D quand il n'y a pas de relief... Une belle preuve des limites de notre cerveau.

 
 
~Kikouk~ Publié le : 17/07/2010