Stéréogrammes et Autostéréogrammes






Jean-François COLONNA
www.lactamme.polytechnique.fr
jean-francois.colonna@polytechnique.edu
CMAP (Centre de Mathématiques APpliquées) UMR CNRS 7641, Ecole Polytechnique, CNRS, 91128 Palaiseau Cedex, France
france telecom, France Telecom R&D

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1-Stéréogrammes :

Un stéréogramme est un ensemble d'images (en général 2) destiné à provoquer une sensation de relief lorsqu'il est regardé d'une certaine façon, avec l'aide éventuelle d'un dispositif physique (un stéréoscope par exemple ou bien des outils dits de Réalité Virtuelle de plus en plus utilisés, par exemple, dans les mondes industriel et médical). La façon la plus simple de procéder consiste à disposer côte à côte (horizontalement donc) deux images d'un même objet (le mot objet est, dans ce document, utilisé dans un sens n'impliquant pas nécessairement une structure connexe ; par la suite, un objet pourra donc désigner un ensemble de plusieurs objets...), chacune présentant ce que les yeux droit et gauche respectivement doivent voir. L'observation non assistée (sans dispositif physique) d'un stéréogramme demande un certain entrainement car, en effet, dans ce cas les deux yeux ne doivent plus fixer le même centre d'intérêt, comme c'est le cas habituellement. Lorsque les réflexes nécessaires ont été acquis (par un entrainement plus ou moins long suivant les individus...), chaque œil est capable de voir une image montrant un point de vue différent d'un même objet et le cortex visuel est alors en mesure de restituer une perception en relief de celui-ci. Cette façon de présenter des visualisations en relief présente plusieurs avantages :

Il semblerait que la production des stéréogrammes présentant plus de deux images facilite leur "lecture" stéréoscopique. Ainsi, les images :








présentent chacune 4x3=12 stéréogrammes (chaque couple d'images voisines horizontalement en est un) d'un même objet calculé à l'aide d'un ordinateur qui en a restitué 16 points de vue differents. Des séquences vidéo ont été réalisées sur ce principe et l'effet de relief, associe à la dynamique du processus, est alors saisissant.




2-Autostéréogrammes :

Un effet dit papier peint, connu depuis longtemps, a montré qu'il était possible de produire des stéréogrammes à une seule image (appelés alors autostéréogrammes). Le principe (initialement développé par Masayuki Ito et Christopher Tyler) consiste à utiliser une première images (dite texture de camouflage) présentant une périodicité parfaite selon la direction horizontale (d'ou l'appellation effet papier peint) ; cette image peut aussi bien être "naturelle" que synthétique. Ensuite, chaque point de cette texture (de coordonnées 'X' et 'Y') est translaté horizontalement d'une quantité proportionnelle à Z(X,Y) où 'Z(X,Y)' désigne la profondeur, au point {X,Y}, d'un certain objet tridimensionnel (pour plus d'informations). Deux objets, le premier simple et le second plus complexe, seront principalement utilisés à titre d'exemple par la suite.

La profondeur 'Z' de l'objet ainsi caché dans la texture est donc codée dans les déformations horizontales de celle-ci. Ensuite, l'image ainsi obtenue doit être regardée de façon à ce que les deux yeux ne regardent pas la même bande verticale (déformée), mais bien plutôt deux bandes voisines ; ainsi les deux yeux voient des choses différentes, ces différences codant le 'Z'... Il convient de noter que contrairement aux stéréogrammes à deux images (ou plus), dans le cas des autostéréogrammes, bien que les deux yeux soient stimulés de façon différente, l'information tridimensionnelle concernant l'objet caché est unique : un seul point de vue est dissimulé dans la texture, alors que dans les stéréogrammes à N (N>1) images, au moins deux (N) sont présents... Dans ce dernier cas, il existe donc des parties cachées de l'objet pour un œil et pas pour l'autre (et inversement...), comme cela est vécu en permanence dans la vie courante, effet qui n'est donc pas restitué avec les autostéréogrammes. Cela est certainement la cause des sensations différentes (et parfois troublantes...) ressenties alors avec ces derniers, par exemple, en bougeant la tête horizontalement par rapport à ceux-ci.

Malgré ces restrictions, des vidéos ont été générées sur ce principe ; elles montrent qu'avec un peu d'entrainement, il est possible d'observer sans problème des autostéréogrammes dynamiques. Les expériences que j'ai réalisées sont même allées beaucoup plus loin en utilisant de plus des textures dynamiques (pour plus d'informations)...

Voici quelques exemples d'autostéréogrammes statiques :

Les autostéréogrammes, loins d'être un amusement stérile, constituent un important outil dans l'étude de la vision et en particulier des mécanismes d'appréhension de la troisième dimension. Ainsi la déformation des textures appliquées sur les objets est (à côté bien évidemment de la connaissance a priori que l'on a, en général, des objets que l'on regarde) une aide essentielle. Sur le plan utilitaire, leur intérêt est plus que réduit ; en effet, d'une part, beaucoup de gens sont incapables, même apres un long entrainement, de voir l'objet caché qui, d'autre part, n'apparait pas, en général, avec ses couleurs et ses textures. Restent leurs aspects ludiques et artistiques non négligeables...


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