Une dimension supplémentaire

Une première conversion 2D/3D

La production d’images en relief à partir de simples photographies est une discipline qui ne peut que fasciner les amateurs. La qualité de certaines réalisations peut parfois être discutable, mais les résultats tout à fait exceptionnels obtenus sur d’autres, démontrent clairement le potentiel de tels traitements.
Un certain nombre d’outils logiciels spécialisés sont aujourd’hui disponibles. Mais certaines images peuvent se prêter à la conversion par des traitements et filtrages relativement simples.

La photographie qui suit a été prise sur le site du temple Beng Mealea au Cambodge. Elle montre des racines de fromagers qui, s’insinuant entre les pierres, ont étrangement formé une lettre « A » (comme Angkor ?) sur les restes d’un mur vertical. J’ai eu beaucoup de regret, en redécouvrant ultérieurement cette photographie, de n’avoir fait qu’un seul cliché de cette curiosité. Mais nous allons, par conversion, produire une seconde image qui nous permettra de disposer d’un couple stéréoscopique.

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Après avoir chargé la photographie dans Gimp, un calque transparent est ouvert. Il sera destiné à la réalisation d’une carte de profondeur. Les pierres sont couvertes par un gris dont la valeur positionnera le mur en léger retrait de l’écran. Les parties des pierres qui ne sont pas situées sur ce plan, leurs interstices ainsi que les racines sont soigneusement évitées à ce stade.

 

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Les valeurs de gris d’une carte de profondeur positionnent les plans dans la profondeur de l’image : les extrêmes sont le blanc pour les plus rapprochés et le noir, pour les plus éloignés. Les espaces entre les pierres se verront donc appliquer un gris plus foncé, tandis que les parties les plus jaillissantes des racines, au contraire sont recouvertes avec un gris plus clair. Le traitement est réversible en permanence. Il suffit de gommer les zones qui ne donnent pas satisfaction pour retrouver en arrière plan la photographie originale et reprendre une peinture pour l’améliorer.

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Les images ci-dessus présentent côte à côte les 2 calques : La carte de profondeur et la photographie originale.

Le calque de l’image originale étant placé au dessus de celui de la carte, on pourra ensuite lancer par le menu, la commande : Filtres > Mappage > Déplacer selon une carte….

Certains ajustements sont nécessaires dans la fenêtre de réglage. La case « Déplt X » devra, bien entendu, restée cochée. La valeur que l’on va associer à ce déplacement va déterminer l’accentuation de la profondeur en fonction des gris employés. On ira chercher dans le menu déroulant situé sur la même ligne, l’image de notre carte. Par contre, un déplacement en Y n’a pas de raison d’être dans notre utilisation de cette fonction et la case « Deplt Y » devra être décochée.
La validation de ces paramètres va lancer la conversion de notre image. On pourra alors tester le résultat sous la forme d’un couple stéréoscopique en positionnant l’image obtenue à côté d’une copie de l’image originale. Pour une vision croisée, l’image traitée sera positionnée à gauche.
Pour revenir au travail sur la carte de profondeur, on n’oubliera pas d’annuler le traitement afin de retrouver l’image originale sur laquelle pourra être lancé un nouveau filtrage.

Les images suivantes présentent les résultats obtenus après montage de nos 2 vues sous la forme d’un couple stéréoscopique croisé et d’un anaglyphe.

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Anamorphose et Phantogram

Un « phantogram » est destiné à être disposé horizontalement et visionné à 45°. Mais cet angle de vision, qui produit des effets si intéressants, a aussi quelques inconvénients !

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L’illusion que l’on a d’un élément dressé est une élévation de son image imprimée. Les lignes vertes du schéma, qui joignent l’oeil aux extrémités supérieures et inférieures du phantogram, délimitent la zone dans laquelle se créent les illusions de volumes. Cette zone autorise les élévations maximales (et donc, les plus spectaculaires) dans la région la plus proche de l’observateur. Cette situation n’est pas gênante lorsque le phantogram ne présente qu’un élément isolé (c’est d’ailleurs le cas le plus courant !). Mais elle est totalement à l’inverse de ce que l’on rechercherait dans des scènes traditionnelles. Dans la composition d’une image « normale », il est tout de même préférable que les éléments hauts soient relégués dans les plans lointains, ne serait-ce que pour éviter qu’ils ne masquent les autres ! Les spécificités du phantogram auraient donc tendance, à priori, à limiter son usage à des situations très particulières.

Mais le phantogram peut tout à fait s’accommoder de la dispersion d’une image sur des plans différents. Notre réalisation a été inspirée par les « livres en relief » pour enfants tels que celui qui est présenté ci-dessous.

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Le principe est d’étendre notre phantogram sur 2 plans liés, l’un horizontal et l’autre vertical.

Les prises de vues initiales sont présentées ci-dessous.

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Les points blancs qui apparaissent sur les photographies, sont des pastilles adhésives appliquées sur le décor pour faciliter les corrections de perspective. Les images suivantes présentent les vues de la machine à coudre après rectifications et corrections. L’anaglyphe a été composé à l’aide de ces 2 images.

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Les tirets placés sur les côtés de l’anaglyphe situent le raccordement des 2 plans. Les corrections de perspective des parties de l’image situées au dessus et en dessous de cette ligne, ont été produites avec les mêmes techniques que celles qui ont été réalisées précédemment.

L’image qui suit présente maintenant notre phantogram imprimé puis appliqué sur son support, à la manière d’un livre en relief ouvert.

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Reconstruction 3D

Cette article présente une reconstruction 3D effectuée par la plateforme Automatic Reconstruction Conduit (ARC) 3D web service (http://www.arc3d.be). Le projet ARC3D est développé par le laboratoire VISICS de la Katholieke Universiteit à Leuven (K.U.Leuven).

Ce service web propose des conversions à partir de séries de photographies que l’on aura préalablement transféré sur les machines de l’université via une application dédiée : Arc3D Uploader (téléchargeable après enregistrement).

Les vignettes suivantes présentent les images qui ont été « uploadées » (sous une résolution de 2816 x 2112 pixels) pour cette expérimentation.

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Une rotation partielle, effectuée autour de l’édifice, a permis de réaliser ces clichés à l’aide d’un modeste compact numérique. Les conditions de capture n’étant pas des plus favorables, l’alignement des images est très approximatif et leur éclairage est loin d’être uniforme ( !). Et pourtant, malgré ces imperfections, on pourra juger de la qualité tout à fait exceptionnelle du travail de conversion effectué.

ARC3D restitue des modèles sous les formats :v3d et obj avec diverses densités de maillage : 4702619 polygones pour notre modèle v3d et 435032 pour le « full resolution model » au format obj. Une version plus légère est également produite. Elle est destinée à être visionnée en ligne, à la condition de disposer d’un navigateur compatible avec la technologie WebGL.

Le logiciel Meshlab (http://meshlab.sourceforge.net) est particulièrement adapté aux modèles au maillage dense. L’image suivante présente notre modèle au format obj, chargé dans cette application.

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Meshlab est un outil très puissant destiné à retravailler des fichiers maillés obtenus le plus généralement par scannérisation 3D (et donc à maillage très, très dense !). Mais il est également possible d’exploiter le modèle obj avec un logiciel de modélisation tel que blender (http://www.blender.org). Dans ce dernier cas, une réduction du nombre de polygones (effectuée avec Meshlab, ou blender lui-même) permettra de soulager le logiciel si l’on souhaitait intégrer le modèle dans un environnement plus évolué.

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L’anaglyphe suivant nous permet de juger de la qualité de la restitution du volume de l’édifice après la reconstruction. Il a été réalisé avec 2 captures d’écran (des vues décalées obtenues par rotation du modèle dans Meshlab).

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Auto stéréogramme par répétition

Le terme autostéréogramme, regroupe des types d’images très différents qui vont du simple couple stéréoscopique (observable, dans ce cas, sans équipement particulier), aux différentes catégories plus connues par leurs acronymes anglophones comme les SIRDS, les SIRTS, etc…
Alors que le terme SIS (Single Image Stereogram) est très général, les SIRDS (Single Image Random Dot Stereogram) désignaient plus précisément à l’origine les images réalisées à l’aide de nuages de points. Mais il s’emploie parfois aujourd’hui dans un sens beaucoup plus large. Les SIRTS (Single Image Random Text Stereogram) ne sont pas conçus à partir d’images mais de textes. Il peuvent malgré tout produire des résultat tout à fait étonnants. On peut également trouver dans la littérature spécialisée des termes moins courants tels que les SICDS (Single Image Context Dot Stereogram) et différentes déclinaisons selon l’emploi de nuages de points en noir et blanc ou en couleur.

Les autostéréogrammes sont généralement conçus pour être observés en vision dite parallèle. Pour percevoir le relief, il faut donc laisser son regard traverser l’écran.

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Cet autostéréogramme, réalisé entièrement à l’aide de Gimp, est composé d’éléments provenant de photographies personnelles prises au Cambodge. Le fond de l’image du ballon est étendu à la surface du ciel, tandis que le Prasat et le singe ont été détourés et extraits de leurs environnements.

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Chacun des éléments est répété horizontalement. Les écartements vont déterminent leur implantation dans la profondeur de l’autostéréogramme.
Un traitement particulier a été mis en oeuvre pour la réalisation du sol afin de lui donner cet effet de plan horizontal. Pour cela, une surface texturée a été conçue à partir d’un extrait de photographie et un effet de perspective a été appliqué à la surface.

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Etant conscient que certaines personnes éprouvent des difficultés à s’immerger dans les autostéréogrammes, voici, à leur intention, notre image présentée sous la forme d’un anaglyphe !;).

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Photographie 3D en polarisation croisée

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Les propriétés de la lumière polarisée sont exploitées depuis longtemps en projection stéréoscopique et, plus récemment également par certaines technologies d’écrans 3D. Mais de tels usages, très spécifiques, ne doivent pas occulter d’autres applications (moins ludiques?…) telles que l’analyse scientifique d’organismes, de substances, matières ou minéraux. Sans disposer de matériel adapté à la photomicrographie en lumière polarisée, il est tout de même possible d’obtenir de très belles images à l’aide d’accessoires plus communs.
Certaines matières transparentes, en dépolarisant la lumière qui les traverse, vont apporter des informations sur leur structure, sur les contraintes internes, révéler des fragilités. En particulier, un objet très commun tel qu’un boîtier de CD Rom peut devenir un sujet d’expérimentation très intéressant.
Pour produire les images de cette page, le dispositif suivant a été mis en oeuvre.

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Les deux polariseurs sont des filtres linéaires dont les plans de polarisation sont orientés perpendiculairement. Le boitier en plastique est placé entre ces deux filtres.
L’image de gauche, ci-dessous, présente une photographie prise sans le deuxième polariseur (l’ « analyseur »), alors que pour la vue de droite, ce dernier a été mis place.

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Cette dernière image de gauche présente une illumination par transparence d’un boîtier, par une lumière qui a été polarisée par le premier filtre. L’analyseur, mis en place sur la photographie de droite, produit une extinction totale de la lumière qui ne traversait pas le boitier mais surtout, nous révèle la structure interne de ce dernier par une riche palette de couleurs. Renouveler l’expérience avec des boîtiers différents pourra mettre en évidence certains défauts particuliers qui auront pour effet d’enrichir agréablement les images.

Les épaisseurs d’un objet comme un boîtier de Compact Disk sont relativement faibles, mais tout de même suffisantes pour tenter d’en restituer des vues en relief par des captures décalées. Les images qui suivent sont des couples stéréoscopiques adaptés à une vision croisée. La deuxième image présente un « zoom » effectué sur la première.

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L’image réelle du miroir concave

Cette expérience s’appuie sur le schéma rendu célèbre par Lacan en 1936 : « le bouquet renversé ».

Nous utilisons un miroir sphérique concave ayant un pouvoir grossissant X10. Face à ce miroir, ont été placés des éléments assemblés en carton noir découpé. La photographie suivante présente ce dispositif. Alors que les deux plans verticaux situés sur les côtés ne sont que des caches destinés à masquer des réflexions parasites, l’élément central en carton est un parallélépipède rectangle au dessus duquel vont apparaitre les images dites « réelles », pour un observateur placé à sa hauteur.

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L’image qui suit, présente sous la forme d’un couple stéréoscopique croisé, l’illusion de la présence d’une noisette sur le parallélépipède, alors que matériellement, aucun objet n’est présent à cet endroit !

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Alors, ou se trouve réellement la noisette, et comment son image peut-elle apparaitre à cet endroit ?…
En regardant le montage en carton de l’autre côté, c’est à dire, depuis la position qu’occupe le miroir, on va découvrir que le parallélépipède support est en réalité, un élément creux et que la noisette (la vraie !), est collée à l’envers, sous son plateau.

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Il est peut-être utile de se remettre en mémoire quelques très simples schémas d’optique sur lesquels nous n’avions peut-être pas porté toute l’attention nécessaire, autrefois, sur les bancs de l’école ! ;)… Sur les illustrations qui suivent, les flèches noires symbolisent des objets matériels tandis que les flèches rouges représentent leurs images produites par les miroirs concaves. Les points C indiquent les centres des cercles dont les arcs symbolisent les miroirs (un miroir sphérique concave est une calotte sphérique). Les points F représentent les foyers.

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On remarque que lorsqu’un objet est placé avant le point C, le miroir produit une image retournée et réduite de cet objet. Et cette image apparait entre l’objet matériel et le miroir.
Mais lorsque l’objet est placé précisément au point C, l’image (toujours retournée) va apparaitre, cette fois, à la même distance, et d’une taille égale à l’objet réfléchi.
Notre montage est une simple application (inverse) de ce dernier schéma.

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Nous évoquions plus haut, la métaphore du bouquet renversé. La particularité de celle illusion est qu’elle associe à un objet matériellement présent (un vase vide), la projection d’une image (celle d’un bouquet de fleurs, qui est masqué au spectateur). Nous présentons ci-dessous une adaptation en miniature de ce montage (notre miroir est d’une dimension très inférieure à celui utilisé dans le modèle de Lacan). La première photographie montre la disposition des éléments, tandis que la seconde est un couple stéréoscopique croisé qui présente l’effet obtenu.

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