Comment fabriquer des anaglyphes?

[Flo13]

\title{De la stéréoscopie à l'anaglyphe }
\author{Florence Delorme}

\begin{document}
\maketitle

\begin{abstract}
Objectif : Aborder la notion de stéréoscopie à travers une méthode de restitution possible : les anaglyphes. Faire le lien avec la synthèse additive des lumières.
Réalisation d'anaglyphes grâce au logiciel Anaglyph Maker.
\end{abstract}

\section{Introduction : De la stéréoscopie aux anaglyphes}
La stéréoscopie consiste à restituer la vue en relief à partir de deux images observées sous un angle différent de l'objet.\\
Cette technique apparaît en 1838 grâce à l'anglais Charles Wheatstone qui fabrique le premier stéréoscope à partir de deux dessins. Plus tard, en 1844, l'appareil va être adapté à la photographie par, un autre anglais, David Brewster. Il faut attendre 1850, pour que des opticiens nommés Soleil et Dubosc commercialisent l'invention à Paris.\\
Elle est basée sur la parallaxe binoculaire (voir document "la parallaxe"). Les deux images décalées sont visionnées à travers des lunettes spéciales, appelées lunettes 3D. Chaque œil ne voit que l'image qui lui est destinée. Notre cerveau fusionne les deux images et les interprète comme un objet en 3D. Il existe plusieurs façons de restituer cet effet pour rendre l'impression de 3D (voir document "la Stéréoscopie") mais nous n'étudierons ici que celle dans laquelle on utilise des filtres colorés : c'est le principe qu'utilisent les anaglyphes.

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.6\linewidth]{principe.jpg}
\caption{\label{fig:principe}La synthèse additive au service de la vision 3D.}
\end{figure}

\section{Les anaglyphes : deux images décalées et deux filtres}

Les images anaglyphes sont créées en superposant deux images légèrement décalées.
Pour créer ces 2 images décalées, on prend deux photos d' un même objet en décalant l'appareil photo de 6 cm environ.\\
Attention! Ces deux photos doivent être prises de façon à rester dans un plan perpendiculaire à la scène.
Il peut être judicieux de photographier des objets divers placés au moins à 70 cm pour un meilleur effet 3D. Des personnes ou des êtres vivants pourraient bouger d'une photo à l'autre.

\section{Anaglyphes et synthèse additive des couleurs}
Comment faire en pratique pour que chacun des deux yeux ne voit pas la même chose quand ils regardent un même support plan? Par exemple, une image affichée sur un écran? L'astuce est de placer devant chaque oeil des « verres » de couleurs complémentaires. \\

Deux couleurs sont complémentaires si ces deux couleurs donnent du noir par mélange soustractif. C'est le cas de deux encres qu’on mélange ou de deux filtres colorés qu’on superpose.\\
Une autre propriété des couleurs complémentaires et que par mélange additif elles donnent du blanc (deux faisceaux lumineux colorés qu’on superpose).\\
Voici les couples possibles : le rouge et le cyan, le vert et le magenta, le bleu et le jaune.\\

On ne s'intéressera qu'au couple rouge – cyan qui est le plus utilisé pour les anaglyphes. \\
La lumière blanche est composée de trois composantes principales, rouge, verte et bleue. \\
Tout repose, sur la composition de la rétine de l'oeil humain. Elle est composée de deux sortes de capteurs : les bâtonnets qui sont mis à contribution en situation de faible luminosité et sont monochromes dans le vert, et les cônes, moins sensibles mais qui détectent trois couleurs : le rouge, le vert et le bleu.\\
Une matière colorée rouge laisse passer la composante rouge de la lumière : c'est le cas d’un filtre. Si cette matière est de l'encre ou une feuille, de la même manière elle ne renvoie que le rouge. En revanche, elle absorbe les composantes verte et bleue. Or, ces couleurs absorbées (verte et bleue) donnent par synthèse additive du cyan.\\
À l’inverse, un filtre cyan laisse passer ou ne renvoie dans le cas d’une encre sur une feuille que les composantes verte et bleue de la lumière blanche et absorbe la composante rouge. En pratique, un filtre s’approchera plus ou moins de ce comportement idéal, son absorption et sa transmission ne sont jamais rigoureusement égales à 0 ou à 100\%.\\

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.7\linewidth]{filtres-colores-rouge-cyan.jpg}
\caption{\label{fig:filtres-colorés-rouge-cyan-pour-anaglyphes.jpg}Un filtre rouge et un filtre cyan ainsi que leur superposition qui donne du noir.}
\end{figure}

Chaque filtre va laisser passer sa composante colorée mais bloquer l'autre couleur.\\
Par exemple, si on place un filtre rouge devant l’œil gauche et un filtre cyan devant l’œil droit, une encre rouge d’une image sur papier, ou une zone rouge d’un écran, sera vue rouge par l’œil gauche. En revanche, l’œil droit verra du noir ce qui signifie que la lumière provenant de cette zone n’entre plus dans cet œil.\\
Réciproquement, une encre cyan ou une zone cyan d’un écran sera vue noire par l’œil gauche et cyan par l’œil droit.\\

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.7\linewidth]{vision-des-couleurs-à-travers-des-lunettes-rouge-cyan-pour-anaglyphes.jpg}
\caption{\label{fig:vision-des-couleurs-à-travers-des-lunettes-rouge-cyan-pour-anaglyphes.jpg}Un filtre rouge est placé devant une image puis un filtre cyan : les couleurs "vues" sont différentes}
\end{figure}

On peut alors s'interesser à deux cas possibles, l'image est vue en "noir et blanc" ou en couleur.

\subsection{Cas d'une image restituée en "noir et blanc"}

On prend le cas simple d'une flèche blanche sur fond noir :
\begin{itemize}
\item Dans le schéma \ref{fig:principe-des-anaglyphes1.jpg}, la flèche vue blanche en lunière blanche sera vue rouge par l'oeil gauche, et cyan par l'oeil droit. Notre cerveau localise la flèche dans le plan de l’écran, et par synthèse additive entre les signaux enregistrés par nos deux yeux, la flèche est vue blanche même si elle apparaît moins lumineuse que si on la regarde directement sans lunettes.\\
\end{itemize}

Maintenant au lieu d'une flèche, on visualise deux flèches décalées et de couleurs différentes : l'une rouge et l'autre cyan, et on met des lunettes 3D.
\begin{itemize}
\item La flèche de gauche, cyan, est vue cyan par l’œil droit, noire par l’œil gauche pour lequel elle se confond avec le fond noir et n’est ainsi pas visible.
\item De même la flèche de droite, rouge, est vue rouge par l’œil gauche, noire par l’œil droit pour lequel elle n’est donc pas visible.
\item En fin de compte chaque œil ne voit qu’une seule des deux flèches, avec un décalage vers la droite pour l’œil gauche, On retrouve le phénomène de parallaxe. Les lignes de visée des deux yeux se croisent devant l’écran, ce qui fait que nous « voyons » une flèche en avant de l’écran, blanche par synthèse additive.
\item Si on inverse la position de chaque flèche , une flèche rouge à gauche et une flèche cyan à droite, la flèche blanche apparaîtra à l’arrière du plan de l’écran.
\end{itemize}

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.9\linewidth]{principe-des-anaglyphes1.jpg}
\caption{\label{fig:principe-des-anaglyphes1.jpg} 1er cas à gauche : une flèche blanche sur fond noir ; 2eme cas : deux flèches rouge et cyan et la position apparente que les yeux de l'observateur en donnent; 3eme cas : on a inversé la couleur des flèches et l'image apparaît plus loin.}
\end{figure}

Dans le cas d’une flèche noire sur un fond blanc, la situation est inversée puisque c’est le fond de l’image qui émet ou renvoie de la lumière (blanche) et non la flèche elle-même.

\section{Utilisation du logiciel Anaglyph Maker}
\subsection{Expérience préliminaire}
\label{proto}

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.5\linewidth]{anaglyphmaker.jpg}
\caption{\label{fig:logiciel}Le logiciel Anaglyph Maker, utilisé pour produire deux images du même objet, une dans un plan bleu et l'autre dans un plan rouge.}
\end{figure}

Attention, Anaglyph Maker est un logiciel gratuit mais uniquement pour windows. Vous allez le télécharger et commencer par tester les capacités du logiciel.


\begin{itemize}
\item Charger l'exemple « sample »
\item Cliquer sur load left image, puis sample left (télécharger l'image gauche)
\item Cliquer sur load right image, puis sample right (télécharger l'image droite)
\item Cliquer sur « Anaglyph Gray (Red-Cyan) »
\item Ensuite cliquer sur « anaglyph red-cyan make 3D image »
\item Observer l'image avec les lunettes rouge-cyan : que peut-on dire ?
\item Cliquer sur « R » pour right ou « L » pour left plusieurs fois pour obtenir une image convenable.
\item Noter vos observations : .............................
\item Cliquer ensuite sur « Anaglyph Color (Red-Cyan) »
\item Noter vos observations : .............................
\end{itemize}

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.4\linewidth]{lunette-rouge-cyan.jpg}
\caption{\label{fig:lunette-rouge-cyan}Une paire de lunette rouge cyan permet de visualiser en 3D.}
\end{figure}

\subsection{A vous de jouer !}
Vous allez maintenant reproduire le même effet mais avec vos propres images.
\begin{itemize}
\item Placer des objets sur une table à minimum 70 cm de l'appareil photo.
\item Prendre une première photo.
\item Déplacer alors l'appareil photo de 6 cm environ perpendiculairement à l'axe optique formé par l'appareil et l'objet. Cette distance correspond à la distance entre l'oeil droit et l'oeil gauche.
\item Prendre une nouvelle photo sans déplacer aucun objet de la scène de départ.
\item Reprendre chaque étape précédente décrite à la section \ref{proto}.
\item Observer l'image avec les lunettes rouge-cyan, que peut-on dire ?
\item Noter vos observations :
\item Cliquer ensuite sur « Anaglyph Color (Red-Cyan) »
\item Noter vos observations :

\end{itemize}


\section{Conclusion}
Le principe de l'anaglyphe consiste donc à "écarter" les plans colorés en restituant un angle de prise de vue sur le plan rouge et l'autre angle sur le plan cyan.
Une paire de lunettes constituée d'un verre cyan et d'un autre rouge va permettre de filtrer l'information provenant de chaque image.\\
Cela permet de reproduire la profondeur d'une scène.


\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.8\linewidth]{cheval.jpeg}
\caption{\label{fig:cheval.jpeg}Un exemple de photo obtenue par association de deux images cyan et rouge.}
\end{figure}



\bibliographystyle{alpha}
\bibliography{sample}
http://bipt.univ-tlse2.fr/COMPRENDRE/anaglyphes/expo\_stereo.html
Pour plus d'informations sur le rendu des couleurs ainsi que la profondeur d'une image voir :
https://www.123couleurs.fr/explications ... naglyphes/
https://uniconverter.wondershare.fr/3d/ ... mages.html

\end{document}

[genest]

Merci pour le partage. Il faudrait que tu postes la version modifiable; j'imagine en .tex. Il vaut mieux éviter de mettre dans le corps du message le code latex.