La 3D, comment ça marche ?

On la voit partout, au cinéma, dans les magasins, dans les rayons de Blu-ray, elle fait l'actualité, c'est la 3D. Ce dossier vous dit tout pour savoir comment fonctionne la 3D chez soi.

 

Sommaire

  • Introduction
  • 1 - Les TV 3D, d'excellentes TV 2D
  • 2 - Comment voit-on le relief ?
  • 3 - Les trois types de 3D, anaglyphe, 3D passive et 3D active
  • 4 - Les sources en 3D
  • 5 - La 3D sans lunettes
  • 6 - Quand la 2D devient 3D
  • 7 - La 3D permet une nouvelle expérience de jeu vidéo

 

Introduction

On la voit partout et ce n’est pas une image virtuelle ! La plupart des magasins organisent des démonstrations grandeur nature : des lunettes perchées sur un présentoir haut d’1,6 m et placées 2 mètres devant l'écran du téléviseur permettent de juger « sur pied » le résultat. Hollywood la propulse sous les feux de la rampe, les salles de cinéma mettent à l'affiche de plus en plus de films réalisés avec cette technologie ; enfin, certaines chaînes de télévision ont d'ores et déjà diffusé des programmes de cette nature. La star, c'est la 3D !

Regarder un film, une émission, une retransmission sportive en relief sur son téléviseur n'est pourtant pas nouveau. Depuis plus de trente ans, des essais, des émissions, des coups médiatiques voire des opérations commerciales ont eu recours à la 3D pour attirer l'attention et marquer les esprits. L'on se souvient tous d'avoir chaussé un jour ou l'autre ces fameuses lunettes en carton qui couvrait l’oeil gauche d’un celluloïd vert quand le droit était habillé de rouge. Pour les amateurs, les salles 3D sont légion dans les parcs d’attraction. Notez que ce procédé vert/rouge est utilisé depuis le XIXe siècle : le stéréoscope de nos ancêtres bien sûr, mais aussi la visionneuse et ses disques crantés en carton (1950-1990) de l'enfance de beaucoup d'entre nous. 

Depuis deux ans, la 3D revient en force et toutes les marques spécialistes du secteur n'ont de cesse de la promouvoir. On nous promet, confortablement installé dans notre salon, une expérience « extraordinaire » pour les uns, « inoubliable » pour les autres… Ce ne sont pas les superlatifs qui manquent !

 

Mais la 3D, comment ça marche ?

1 - Les TV 3D, d'excellentes TV 2D

Au préalable, tous les téléviseurs 3D sont avant tout d'excellents téléviseurs 2D qui permettent de regarder les chaînes de la TNT, nos DVD et Blu-ray préférés dans d’excellentes conditions. Qui peut le plus peut le moins : pour restituer une image 3D, le téléviseur doit assurer un affichage très rapide des images, une excellente gestion des mouvements, une grande fluidité des séquences. L’écran (la dalle) doit être performant, le cerveau électronique puissant et le système de gestion très élaboré. Autant d’atouts qui font la qualité d’un bon téléviseur traditionnel, que l’on nomme aujourd’hui 2D. 

Ensuite, la 3D requiert un processus de traitement de l’image spécifique et comme toujours dans ce cas-là, il est impératif que ce traitement soit appliqué à tous les niveaux : lors de la création bien sûr, lors de la distribution et, bien entendu, durant la diffusion. En clair et sans décodeur, les images filmées en 3D impliquent de choisir la caméra qui va bien, qu'elles soient enregistrées sur un support acceptant la 3D (de grande capacité, nous y reviendrons) puis diffusées via le bon projecteur ou le bon écran selon que l'on est au cinéma ou chez soi. Les professionnels parlent à ce sujet de la chaîne source-lecteur-diffuseur pour ce qui concerne la 3D à domicile. Autrement dit pour bénéficier de la 3D dans son canapé il faut impérativement disposer :

  • d’une source, c'est-à-dire une vidéo 3D enregistrée sur un Blu-ray d'une capacité commune de 50 Go (qui peut toutefois aller jusqu'à 100 Go),
  • d’un lecteur, c'est tout simplement le lecteur Blu-ray compatible 3D, qui peut être une console de jeu,
  • d’un diffuseur, il s’agit d’un téléviseur (ou d’un écran) compatible 3D car doté de technologies particulières que nous allons évoquer très vite.

Important : Tous les maillons de la chaîne doivent être reliés et la connectique revêt toute son importance. La 3D à domicile exige l'emploi de cordons HDMI 1.4. Ces initiales signifient High-Definition Multimedia Interface, en français Interface Multimédia Haute Définition. Il s'agit d'une interface audio et vidéo normée 100 % numérique qui permet de transmettre des informations chiffrées sans compression. Notez que l'on parle d'interface et non pas de cordon. De fait, cette technologie suppose bien évidemment le câble idoine mais également un dispositif intégré dans les appareils que ce câble relie. Comme le TGV a besoin non seulement de voies spéciales mais aussi de gares adaptées pour circuler, c’est la même chose.

Il existe plusieurs versions de liaison HDMI qui ont vu le jour au fil du temps. La version 1.0 est apparue fin 2002, aujourd'hui nous en sommes à la version 1.4 ; elle seule convient à la 3D.

En résumé : Tous les téléviseurs 3D sont aussi d'excellents téléviseurs 2D. Pour bénéficier de la 3D chez soi, il faut disposer d’un lecteur et un téléviseur compatibles, reliés entre eux par un câble HDMI 1.4.

 

2 - Comment voit-on le relief ?

Petit cours d’anatomie : À proprement parler on ne « voit » pas le relief, on le déduit. Notre vision est basée sur nos deux yeux espacés en moyenne de 6,5 cm l'un de l'autre. En conséquence, l'image que perçoit la rétine de notre œil droit n'est pas identique à l'image perçue par la rétine de notre œil gauche. Les ophtalmologistes expliquent ce phénomène de stéréoscopie par la parallaxe (angle de deux axes optiques visant un même objet). Il suffit de cligner alternativement des deux yeux pour s'en rendre compte immédiatement. Et c'est bel et bien le cerveau qui, lui, « déduit » le relief en faisant l'autre partie du travail. Il reçoit en effet les informations qui composent les deux images distinctes provenant de chaque œil et il analyse ces informations puis en réalise une synthèse en formant une seule image mentale… en relief ! Et le tour est joué. La 3D va en quelque sorte « duper » cette faculté en offrant par la voie technologique une image soigneusement calculée et différente à chacun de nos yeux.

En résumé : notre perception du relief provient du fait que chacun de nos yeux perçoit une image distincte de la même scène à cause de leur espacement de 6,5 cm en moyenne.

 

3 > Les trois types de 3D : anaglyphe, 3D passive et 3D active

Il existe 3 façons de donner l'illusion de la 3D, l'anaglyphe, la 3D passive et la 3D active. À noter que chacune nécessite l'usage de lunettes spécifiques et que seules les deux dernières technologies équipent les téléviseurs 3D actuels.

L'anaglyphe

La plus ancienne technologie s'appelle l'anaglyphe. Elle est apparue dès le XIXe siècle. Le procédé consiste à superposer deux images aux couleurs complémentaires représentant la même scène mais avec un décalage de focale plus ou moins marqué selon les éléments de l'image et la profondeur de champ souhaitée. Il faut par ailleurs savoir que les images d'un téléviseur sont toutes composées de pixels, eux-mêmes composés de 3 « sous-pixels », un rouge, un vert et un bleu. C'est ce qu'on appelle la colorimétrie RGB (ou RVB) Voir le dossier « Écran plat, les principes de base » pour connaître ce principe.

Lorsque le rouge et le vert (couleurs complémentaires) sont choisis pour créer l'anaglyphe, l'image est traitée de sorte à ce que ces deux couleurs soient décalées lors de la diffusion de l'image sur l'écran. Ce décalage est fonction du relief que l’on souhaite donner à l’image. Munissez-vous de lunettes verre rouge à droite, verre vert à gauche : votre cerveau compile les deux images et recrée (artificiellement) un relief, celui que vous percevez.

Toutefois l'anaglyphe parfait est difficile à obtenir. L’image doit être traitée avec un soin extrême, le diffuseur parfaitement réglé, la teinte des lunettes parfaite et la distance de visionnage optimale. C’est rarement le cas et réaction immédiate : l’effet n’est pas très efficace, le cerveau humain détecte la supercherie. À la clé, la sensation étrange de percevoir une image bizarre, fausse, frelatée, qui peut même provoquer nausée ou maux de tête.

Pour ces raisons, l'anaglyphe demeure une technique attrayante, surprenante mais nullement la technologie idéale pour obtenir des images 3D sur son écran de télévision. Et si l'anaglyphe continue de séduire le monde de la photo, il est par contre en totale perte de vitesse dans l'univers de la vidéo.

La 3D polarisée ou passive

Le principe de la 3D passive repose sur la même idée : diffuser pour chaque œil une image spécifique dont l'analyse par le cerveau recrée la sensation de relief. Pour ce faire, la 3D passive met à profit l'entrelacement des images (voir ici ce qu'est l'entrelacement) qui permet d'afficher sur l'écran à la fois l'image destinée à l'œil gauche composée des lignes paires de l'écran et l'image destinée à l'œil droit restituée par les lignes impaires. Pour être certain que la bonne image soit visible par le bon œil, l'image des lignes est polarisée, c’est-à-dire orientée vers sa destination. Ainsi, le spectateur qui porte les lunettes spécialement étudiées pour la 3D passive voit-il simultanément deux images différentes car les verres sont eux aussi polarisés et « captent » chacun une seule image

Reprenons l’exemple du mille-feuille que nous aimons bien : l'œil droit ne voit que les couches de pâte tandis que l'œil gauche se régale des couches de crème. Bien évidemment, lors de l'enregistrement, les deux images ont été créées de sorte à simuler l'écart de 6,5 cm qui sépare nos yeux pour restituer l'effet de 3D. On utilise pour cela une caméra à double objectif.

Une définition divisée par 2

Hélas, tout ne va pas bien dans le meilleur des mondes car cet entrelacement de deux images en simultané a pour effet de diviser la définition par 2 ! En effet, tout écran Full HD écran comprend 1 920 lignes et 1 080 colonnes. Le nombre de lignes dédiées à chacune des images entrelacées se trouve réduit à 540. Si cela n'affecte pas plus que cela la qualité des images perçues en revanche cette division par 2 nuit sensiblement à la fluidité des séquences vidéos et la 3D apparaît alors très légèrement saccadée, surtout dans les scènes de mouvements très rapides.

La 3D active

Pour sa part, la 3D active supprime purement et simplement le désagrément de l'entrelacement car elle utilise une autre astuce pour donner l'illusion du relief : l'alternance très rapide d'une image pour l'œil droit, puis une image pour l'œil gauche… jusqu'à 200 fois par seconde. Au minimum, chaque œil doit percevoir 60 images par seconde pour obtenir la sensation de relief. 

Bien sûr, il convient de porter des lunettes bien spécifiques et encore plus techniques pour bénéficier de cet effet de 3D active. De fait, ces lunettes sont équipées d'un système à base de cristaux liquides qui s'apparente au principe des volets. Le système peut ainsi opacifier chaque verre, en alternance, au même rythme que celui de la diffusion des images. Ces lunettes actives (d'où le nom de la technologie) ont bien entendu besoin d'énergies ce qui explique la présence d'une mini batterie rechargeable et d'un bouton marche/arrêt pour les mettre en action et les éteindre. 

L’avantage de cette solution : à tout moment, chaque œil perçoit une image plein écran et de haute résolution. Avec la 3D active, on ne perd pas en définition donc on bénéficie du Full HD. Le hic : les lunettes doivent être parfaitement synchrones avec la fréquence d'affichage de l'écran. Les fabricants ont installé un petit émetteur sur la TV, un récepteur sur chaque paire de lunettes pour que toutes soient en phase. Mais bien entendu chaque marque a son propre protocole de transmission de l’info. Il est bien rare que les lunettes 3D active d’une marque soient compatibles avec l’écran d’un concurrent. Toutefois, en cette fin d'année 2011, il est évoqué la possibilité d'un accord de normalisation en vue d’un standard commun. À suivre…

L’inconvénient : l’alternance des images atteint ses limites lorsque la luminosité ambiante est trop vive. On constate un effet de scintillement, plutôt désagréable. La 3D active préfère donc la pénombre.

De plus, la technologie 3D active impacte le prix de l'équipement. Les lunettes 3D polarisée ne valent qu'une poignée d'euros ; a contrario, les lunettes de 3D active, beaucoup plus sophistiquées, affichent un prix variant de 50 à 80 €. Pour une famille nombreuse, faites le compte ! Le téléviseur n’est pas donné non plus : dalle capable d’afficher des séquences aussi rapidement, calculateur ultra-puissant, composants de haute qualité : le prix est à la hauteur !

En résumé : la 3D active est plus performante que la 3D passive mais se révèle à la fois plus chère (prix du téléviseur, prix des lunettes), plus contraignante (la luminosité ambiante doit être réduite, il faut gérer la recharge des lunettes). Pour le cinéphile exigeant, l’amateur de belles images, c’est un must !

La 3D passive coûte moins cher, s’accommode d'une pièce éclairée par la lumière du jour, quelle que soit la saison. Les lunettes sont à la fois moins chères, plus légères, compatibles d'une marque à l'autre, elles ne consomment pas d’énergie. La 3D passive convient très bien pour un usage familial ou entre amis.

 

4 > Les sources en 3D

Passive ou active, la TV 3D offre une image spécifique à chacun de nos yeux. Cela veut dire que le support de l’émission doit contenir l’équivalent de 2 films sur un même disque, ce qui donne l'avantage au format Blu-ray dont la capacité moyenne tourne à 50 Go quand les DVD plafonnent à 8,5 Go. Le format Blu-ray 3D a été annoncé fin 2009 et lancé au cours de l'année 2010, autant dire hier.

Mais pour autant, vous avez craqué pour un superbe téléviseur 3D, un magnifique lecteur 3D et un non moins onéreux câble HDMI 1.4 ; maintenant qu'allez-vous regarder ?

Là, le bât blesse car à fin 2011 il faut bien reconnaître que nous n'avons pas grand-chose à nous mettre sous… les yeux. Pour le moment, aucune chaîne de télévision, payante ou gratuite, ne diffuse d'images en 3D. Seule solution : se constituer une vidéothèque de Blu-ray 3D. Faisons un test : on recherche les propositions « film 3D » sur le site marchand d’une enseigne connue. Nous trouvons 182 offres. En tête, des films d’animation pour les enfants, suivis par une ribambelle de films d’horreur ou d’épouvante. Ajoutez une poignée de documentaires, essentiellement sous-marins, et les incontournables films dits « de charme » et vous avez fait le tour. Amateurs de films familiaux, de comédies, de têtes du box-office, passez votre chemin ou presque ! Plus frustrant encore, les quelques titres grand public sont annoncés pour des dates de parution à venir, parfois bien éloignées. Amateurs de 3D, soyez patients !

Cette offre plus que limitée de films 3D conduit les fabricants à une démarche paradoxale : vendre le concept de téléviseurs « 3D ready ». Il s'agit ni plus ni moins de proposer au consommateur un écran compatible 3D mais sans fournir les lunettes. L’intérêt : sans cet indispensable accessoire, le prix de la TV est moindre et le fabricant compte vendre les lunettes plus tard : soit une TV 3D qui n'est pas - encore - tout à fait 3D.

Autres sources de séquences 3D : vos photos ou vos vidéos maison à la condition qu’elles aient été prises avec un matériel compatible, appareil photo numérique ou caméscope 3D. Ce qui est de plus en plus le cas des offres récentes. À vous, Palavas-les-Flots en 3D !

Remarque : Tous les Blu-ray 3D sont compatibles 2D.

 

5 > La 3D sans lunettes

Oubliez ce que vous venez de lire : Une grande marque japonaise annonce (voir la rubrique actu) l'arrivée pour décembre 2011 d'un téléviseur 3D… sans lunettes.

Certes, le procédé n'est pas nouveau. De multiples prototypes ont été exposés sur les salons professionnels que nous arpentons et dans les magasins au fait de l'innovation que nous visitons sans cesse pour vous. Pour le moment, rien n’était très concluant, pas assez en tous cas pour être proposé à la vente. Nous sommes donc très impatients de découvrir le prochain téléviseur de la marque japonaise dont la notoriété s'appuie sur la qualité de ses produits. Dans les semaines à venir, on en saura plus, nous vous tiendrons informés.

Selon quelques indiscrétions, cet écran 3D sans lunettes disposerait d'une structure lenticulaire en façade. Nous connaissons le principe des fours solaires dont les nombreux miroirs concentrent la chaleur des rayons vers un point unique, le four. Il semblerait que la future TV 3D en question ait recours à une technologie comparable. Dans le détail, l'écran annoncé aura une définition bien supérieure au Full HD. Chaque pixel aurait face à lui un jeu de lentilles qui enverrait vers le spectateur la lumière dans une direction précise. L'ensemble permettrait de créer l'illusion du relief pour plusieurs spectateurs. L’annonce est plus que prometteuse…

Pas de précipitation néanmoins : cette TV révolutionnaire sera vendue aux environs de 9 000 € ! Un prix plus que premium. Toutefois, ce lancement préfigure peut-être la voie qu'adoptera la 3D, à savoir une vision en relief sans lunettes. La plupart des grandes marques du secteur avouent que la suppression des lunettes va dans le sens de l'histoire de la télévision. Suite au prochain épisode…

 

6 > Quand la 2D devient 3D

Nous l'avons vu, les films ou émissions en 3D ne sont pas légion. Côté chaînes de télévision, on annonce que les Jeux Olympiques d'été 2012 (Londres, du 27 juillet au 12 août 2012) seront filmés en 3D. C’est loin ? Qu'à cela ne tienne, les industriels ont imaginé des traitements vidéos qui transforment toute séquence vidéo de la 2D vers la 3D. Fruit de calculs complexes, le résultat s'avère convaincant et de plus en plus de téléviseurs proposent cette fonctionnalité.

 

7 > La 3D permet une nouvelle expérience de jeu vidéo

Ouvrez l’œil et le bon : Nous avons découvert comment l'entrelacement permet à chaque œil, au travers des indispensables lunettes polarisées, de voir l'image qui lui est dédiée. Certains fabricants ont eu l'idée d'adapter cette fonctionnalité aux jeux vidéo. Pour jouer en relief certes, mais aussi pour jouer à plusieurs d'une façon inédite. Dans le domaine vidéoludique, bon nombre de titres de jeu proposent une partie à 2 joueurs. Chacun dispose alors d’une moitié d’écran. 

L'idée - astucieuse - consiste donc non pas à polariser une paire de lunettes selon l'œil droit et l'œil gauche mais à y placer deux verres polarisés de la même façon. Les images sont entrelacées. Un des joueurs visionne les lignes paires, l’autre perçoit les lignes impaires. Chacun dispose ainsi d’une image plein écran, Full HD. En poussant un peu la logique, on peut imaginer deux spectateurs qui regardent chacun un film sur un même écran Reste à gérer le délicat problème des bandes-son. Pour les jeux vidéo, c’est plus simple : chacun voit la vie depuis son camp, mais l’ambiance sonore reste la même. Amateurs de jeux vidéos collaboratifs, à vos manettes et… à vos lunettes !

 

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