FR2645385A2 - Procedes de restitution et de lecture simultanee d'images stereoscopiques en sequentiel audiovisuel par des dispositifs electroniques - Google Patents

Abstract

Le procédé est caractérisé par la reconstitution de la simultanéité de l'image audiovisuelle stéréoscopique à partir d'une image séquentielle en rouge, vert et bleu, formée soit par une caméra stéréo à obturateur alternant l'image droite et gauche soit au montage à partir de deux caméras de telle sorte que le signal vidéo soit un signal compatible tout en formant une double image comparable et créatrice du relief. Ce procédé de reconstitution de la simultanéité comporte un dispositif électronique de répartition des composantes couleurs des deux trames d'une image de telle sorte que la composante vert de la première trame soit associée au rouge et bleu de la deuxième trame pour former la première nouvelle trame et, inversement, la composante vert de la deuxième trame soit associée aux composantes rouge et bleu de la première trame pour constituer la deuxième nouvelle trame. Le signal vidéo/ trames est complet et compatible et contient une double représentation stéréoscopique du plan/objet.

Description

i 2645385

PROCEDES

DE RESTITUTION ET DE LECTURE SIMULTANEES D'IMAGES

STEREOSCOPIQUES EN SEQUENTIEL AUDIOVISUEL

Dans la demande de brevet FR/88-13432, a été défini un procédé de

création et de restitution d'une image quasi-stéréoscopique en vi-

déo séquentielle.

L'art actuel utilise deux procédés issus d'une prise de vues droite et gauche effectuées par deux caméras: - La restitution de l'image en séquentiel; la succession des images

droite et gauche étant faites par trames et la lecture étant assu-

rée par des lunettes à céramiques PLZT ou à cristaux liquides. Un

procédé plus ancien mais peu compatible était basé sur les anaglyphes.

- Le maintien de la juxtaposition simultanée en conservant la double voie synchronisée pour une lecture avec deux moniteurs ou deux vidéoprojecteurs.

Outre les inconvénients de ces méthodes de lecture comme la modifi-

cation des couleurs, le blanchiement ou une vitesse de réponse trop

instable, ces procédés sont basés sur un système de séquentiel réa-

- tg lisé à partir de deux voies qui, pour être réalisable, doit oublier la trame paire de l'image A et la trame impaire de l'image A' pour obtenir une image complète A", composée de deux trames non identiques

mais proches.

Dans ces systèmes, la comparaison stéréoscopique créatrice du relief

éxigera une accomodation de la vision trop importante qui sera sour-

ce de fatigue et de diminution qualitative du relief. Une correction de cette disparation trop accentuée est nécessaire pour rapprocher au maximum la coïncidence des deux images. Ce que l'art actuel n'apporte

pas.

De plus,les contraintes techniques sont telles au montage et à la lec-

ture que ces solutions ne peuvent apporter de réponse satisfaisante

pour une utilisation courante du relief.

Il est donc nécessaire de reconsidérer les possibilités d'innovation.

C'est ce que propose le procédé de comparaison et de création d'une

image quasi-stéréoscopique décrit dans le brevet en référence.

Selon le procédé, l'imagé est en séquentiel: trames ou phase dès la prise de vues par le fait que l'objectif à base variable automatique est à double jeu de lentilles et alterne l'image droite et gauche par

le jeu d'un obturateur tournant à la fréquence choisie.

- 2 2645385

- La frequence de prise de vues fixée à 100 HZ et modulée selon les uti-

lisations, permet une meilleure approche de la qualité stéréoscopique

de la double image séquentielle.La comparaison de ces deux images numé-

risées, aboutit à la création en temps réel d'une nouvelle image quasi-

stéréoscopique:; comparaison réalisée par un microprocesseur à architecture systolique qui mémorise cette double image en R.V.B. et en RI V' B' et permet par logiciels appropriés de resservir ces images dans

les standards appropriés.

Ce procédé fait appel à une seule caméra de prises de vues, une seule

bande magnétique pour un seul lecteur et une seule projection.

Mais cette simplification n'est pas toujours possible pour certaines

applications scientifiques ou industrielles. Ces dernières peuvent éxi-

ger deux caméras synchronisées et une double voie droite et gauche, sé-

parée mais comparable. Au montage, cette double voie est réduite à une seule bande qui retiendra la trame impaire de l'image A et la trame paire

de l'image A' pour créer une seconde image A", comme dans l'art actuel.

La qualité comparative et, par suite, le relief obtenu sera inférieur à

une image stéréoscopique classique si, pour améliorer l'image, on n'uti-

lise pas le procédé de comparaison et de modification décrits dans le

brevet en référence.

Les trois cas suivants sont considérés:

1 - Le séquentiel direct à la prise de vues selon le procédé.

2 - Le séquentiel obtenu à partir d'une prise de vues à deux caméras

avez séquentiel par montage sans création d'image selon le procédé.

3 - Le séquentiel à partir de deux voies par montage après modification de la disparation et création d'une nouvelle image comme prévu dans

le procédé en référence.

Dans le cadre de l'innovation et en considérant ces cas de séquentiel, les dispositifs de lecture proposés par le brevet en référence étaient basés sur la succession des images droite et gauche comme dans l'art

actuel et sur la polarisation alternée ou la rémanence oculaire.

L'innovation proposée en addition supprime les inconvénients liés au sé-

quentiel et aux solutions mécaniques d'alternance, l'avancée technique étant de supprimer à la lecture la succession des images droite et gauche

pour revenir à la conception photographique de la juxtaposition de l'ima-

ge stéréoscopique et de superposition simultanée-sur l'écran.

Cette innovation est en effet caractérisée par la reconstitution de la simultanéité de l'image stéréoscopique à l'aide de moyens électroniques et de la polarisation à partir d'une image séquentielle en Rouge, Vert,

3 2645385.

Bleu, quelle que soit son origine et son mode d'obtention, au point

d'entrée dans le tube cathodique ou des afficheurs à cristaux liquides.

Elle est caractérisée ensuite par une polarisation opposée non plus entre

images ou trames comme dans l'art actuel, mais entre composantes de l'ima-

ge ou de la trame: soit Vert d'une part et Rouge,Bleu, de l'autre de sorte

que la simultanéité soit possible par la juxtaposition croisée des compo-

sants des deux images ou trames dans le signal vidéo et leur superposition

à la projection sur l'écran, en conservant une image vidéo complète.

Les dispositifs préconisés par ce procédé sont: à partir d'un signal vidéo

démodulé Rouge, Vert, Bleu, à la sortie de la matrice de couleurs.

1 - Sur le plan électronique: - Un séparateur de trames ou de phases avec adressage de la première trame à un numériseur et aux mémoires réservées à Rouge, Vert, Bleu; de la deuxième trame à un numériseur et aux mémoires réservées Rouge'

Vert', Bleu'.

- Au sortir de ces mémoires (cela est une des caractéristiques de l'in-

novation)

A- Adressage simultané et juxtaposé, après synchronisation et conver-

sion en analogique: 2O - Des signaux Vert, de la première trame au faisceau électronique Vert. -Des signaux Rouge Bleu de la deuxième trame aux faisceaux Rouge Bleu.

Ce qui constitue la première trame de la nouvelle image.

B- Adressage similaire de Vert de la deuxième trame et de Rouge Bleu de la première trame aux faisceaux électroniques correspondants;

Ce qui constitue la deuxième trame de l'image nouvelle.

Cette image est donc complète dans le standard utilisé et compatible. Du

point de vue stéréoscopique, juxtaposition et simultanéité sont reconsti-

tuées. Ce module électronique est indépendant, il synchronise en fréquence

à la lecture.

I1 peut être complété: - Ou par un démodulateur qui; à partir d'un signal composite ou autre,

fournit en amont les signaux Rouge Vert Bleu.

-- Ou bien par le module de modification et de création d'une image quasi-

stéréoscopique selon le brevet en référence.

Il s'adapte à tout appareil de vision vidéo.

Le procédé décrit concerne les deux cas ou la juxtaposition est obtenue à partir de deux trames successives et différentes en raison du mouvement

enregistré entre chaque trame.

C'est une juxtaposition séquentielle ou la coincidence des points homo-

logues ne sera pas parfaite, même corrigée par le système de création d'une

image quasi-stéréoscopique.

Par contre le système de prises de vues à deux voies permet d'aboutir à une juxtaposition simultanée et à une-coincidence parfaite des points homologues. Pour cela, le traitement de l'image se fait entièrement pour chaque voie de telle sorte que chaque image est mémorisée droite et gauche en Rouge, Vert, Bleu et en Rouge', Vert', Bleu'. Le signal de chaque image est complet

et en parfaite correspondance.

A la sortie des mémoires, l'adressage vers le lecteur ou vers le magnétoscope d'enregistrement se fera comme suit: - De la première trame de l'image gauche, on inscrit seulement-la luminance Vert, de la première trame de l'image droite on extrait seulement les

signaux Rouge et Bleu.

- Pour la deuxième trame, on fait de même et ainsi de suite.

Chaque trame contient donc bien tous les points/images du signal vidéo et la

coincidence sera parfaite entre les points de la double image stéréoscopique.

Ce système de traitement sur deux voies assure la meilleure juxtaposition

simultanée et la meilleure coincidence en conservant à la lecture les avan-

tages d'une seule bande magnétique. Par contre, à la prise de vues et au montage, les difficultés pratiques et l'importance des matériels constituent

un handicap.

Une adaptation de la caméra facilitera les opérations.

Les caractéristiques sont les suivantes: Un boitier unique avec un tableau de commande commun pour deux systèmes de prises de vues dont les objectifs sont chacun, un des bras mobiles de la

base variable, synchronisés de façon à garder les avantages de la variabili-

té automatique.

Cette mono-caméra maniable assure un double enregistrement simultané et ju-

xtaposable qui, en utilisant les moyens proposés de répartition en Rouge, Vert, Bleu, conservera, après inscription sur une seule bande-, toutes les

qualités de l'image stéréoscopique simultanée.

2 - Sur le plan de la polarisation: A la vision sur un écran quelconque, les images Vert seront polarisées par exemple X, et les images Rouge, Bleu seront polarisées Y de telle sorte que la double image, projetée simultanément et complémentairement sur le plan des composantes couleur et sur le plan de la stéréoscopie, seront lues par chaque oeil à travers d'une simple paire de lunettes

polarisées "croisé" X/Y.

Une variante introduit la rétroprojection avec des tubes miniaturisés des miroirs réglables pour la convergence et un écran diffusant gardant la

polarisation, avec lecture identique par simples lunettes polarisées.

Pour un moniteur de télévision, le dispositif préconisé est une application des deux caractéristiques de l'innovation: la séparation des composantes Rouge, Vert, Bleu, en trames 1 et 2 s*quentielles et leur simultanéité à l'adressage d'une part et, d'autre part le moyen d'appliquer à Vert une polarisation X et à Rouge, Bleu une polarisation Y, à la sortie de l'image

sur l'écran.

Ce dispositif tient compte de la configuration des luminophores sur l'écran pour que l'image fournie par les luminophores Vert et celle fournie par

Rouge et Bleu reçoivent sur l'écran une polarisation différente.

L'expérience montre que si deux filtres polarisés sont mis en opposition

à 1800 :

- Pour l'oeil droit polarisé X, le filtre situé en arrière obscurcit l'ima-

ge et est polarisé en Y et le filtre situé en avant laisse passer l'image et est polarisé X. - Pour l'oeil gauche polarisé Y, la situation est inverse: il peut voir

l'image arrière et non celle de devant.

Si maintenant on accole les deux filtres, pour que Vert soit vu par l'oeil en X et pour que Rouge, Bleu soient vus par l'oeil en Y, il faut et il suffit: - Que la lumière polarisée Y puisse passer à travers X - Que la lumière polarisée X puisse passer à travers Y

Sans interférence entre les deux polarisations.

Puisque la polarisation X a été attribuée à Vert, il faut que l'image Vert

puisse traverser l'écran Y face aux luminophores Vert et puisque la pola-

risation Y est attribuée à Rouge, Bleu, il faut que Rouge, Bleu puissent traverser le filtre X face aux luminophores Rouge, Bleu, sans que ces deux

passages altèrent ka polarisation de chaque image.

Le moyen préconisé est de tracer sur le filtre Y une ligne dépolarisée face

à chaque luminophore Vert de telle sorte que la lumière et image Vert tra-

verse ce filtre sans être polarisées, pour prendre la polarisation X en traversant le second filtre et être vue par l'oeil polarisé X. A l'inverse, pour Rouge, Bleu, il faut que le deuxième filtre X soit marqué par deux lignes dépolariséesi face aux luminophores Rouge, Bleu, pour que chacun dans son couloir propre Rouge, Bleu, traversent le premier filtre en prenant la pHlarisation Y et traversent le couloir dépolarisé du deuxième filtre X en gardant sa polarisation Y pour être vu par l'oeil polarisé Y.

6 2645385

Les yeux auront donc une image juxtaposée double et, sans faire jouer la

rémanence, pourra faire coincider cette double image en une seule en relief.

Les écrans jumelés de polarisation sont fixés devant l'écran cathodique et

les yeux sont porteurs de simples lunettes polarisées croisé.

Ces ensembles de procédés avec les modules électroniques et les écrans de

polarisation sont compatibles avec tous les standards actuels.

Déconnectés des moniteurs et des vidéo-projecteurs, ils laissent l'utilisatior

classique des appareils pour la vision plate.

Les figures en annexe feront mieux saisir l'innovation.

La figure 1 est un schéma représentatif d'une image stéréo simultanée se-

lon le dernier cas proposé:

- En 100, la première trame Rouge, Vert, Bleu; en 101, la première tra-

me droite en Rouge, Vert, Bleu. Les composantes sont cotées 1,2,3.

- En 102, chaque composante couleur est numérisée puis mémorisée en

103 et 104, gauche et droite.

- En 105, le microprocesseur de calcul pour l'adressage et la synchro, toujours par composantes qui sont réparties sur une nouvelle trame en 106, qui sera composée de 100/2 ou Vert de la trame gauche 100

et de 101/1 ou Rouge et de 101/3 ou Bleu de la trame droite 101.

- En 107 et 108, ce sont les composantes 1,2,3 ou Rouge, Vert, Bleu des deuxièmes trames gauche/droite qui sont analysées, mémorisées et adressées à la nouvelle trame 109 composée de Vert ou 108/2 et

de Rouge ou 107/1 et de Bleu ou 107/3.

- Les nouvelles trames 106 et 109 sont des trames vidéo et stéréo

complètes, formant chacune par elle même une image stéréo compa-

rable, juxtaposée, simultanée et en parfaite cbIncidence.

Quand chaque trame est reprise sur les tubes des projecteurs ou des affi-

cheurs à cristaux liquides qui sont polarisés en opposition PX (Vert) et PY (Rouge, Bleu), chaque oeil voit son image propre et perçoit le relief

sur chaque trame.Ce système retrouve la qualité de la stéréoscopie pho-

tographique.

Le séquentiel audiovisuel ne joue plus pour la perception en relief.

La figure 2 est la représentation schématique d'une image simultanée en

provenance d'un séquentiel trames; donc de trames succesives.

La répartition, la numérisation et la mémorisation sont identiques au cas précédent.

26-45385

L'adressage en 205 modifie le dispositif de répartition.

La première trame de la nouvelle image sera à composantes juxtaposées simultanées 206/1 mais en provenance de deux trames successives n'ayant pas une coïncidence parfaite soit Vert de 200/2 Rouge de 201/1 et Bleu de 201/3. La deuxième trame de la nouvelle image (206/2) sera faite de composantes

Vert de 201/2, de Rouge de 200/1, de Bleu de 200/3.

Chaque trame aura donc simultanéité de composantes droite/gauche avec pos-

sibilité de recréer le relief à chaque trame. La succession d'images en

séquentiel ne jouera donc plus.

La figure 3 schématise le système de lecture d'image simultanée Rouge,

Vert, Bleu sur un téléviseur.

En 300, l'écran avec ses lignes parallèles et verticalles de luminophores,

en Rouge, Vert, Bleu.

En 301, le premier écran polarisé X- en 2- face à Rouge et Bleu. En 1, un

trait dépolarisé laisse passer la lumière Y (soit Vert).

En 302, le deuxième écran, polarisé'Y en 1 reçoit la lumière Y ou Vert de l'écran de télévision et, en 2, laisse passer la lumière polarisée X à

travers deux traits dépolarisés.

Ainsi, à la vision en 303, l'oeil gauche voit Rouge, Bleu en 301/ de l'écran arrière et obscurcit 1 en 302. L'oeil droit voit Vert en 302/1 et

obscurcit 302/2.

8 2645385

R E V E ND I C A TI 0 N S

1 - Procédé selon les revendications 1 à 8 du brevet primitif,

CARACTERISE en ce que:

A- Un ensemble de moyens électroniques, soit à partir des signaux dé-

modulés en Rouge, Vert, Bleu en séquentiel-trames, soit à partir d'images droite/gauche démodulées sur voies séparées en Rouge, Vert,

Bleu- après mémorisation et synchronisation- répartit les composan-

teslRouge, Vert, Bleu, de deux trames comparables en une image stéréo-

scopique droite/gauche juxtaposée, simultanée et complémentaire l'une de l'autre et composée du signal Vert de la première trame associé aux signaux Rouge et Bleu de la deuxième trame puis du signal Vert de la deuxième trame associé aux signaux Rouge et Bleu de la première

trame pour constituer à la fois une image vidéo complète et compa-

tible et une image stéréoscopique droitr/gauche juxtaposée; laquelle image sera servie à l'entrée des tubes cathodiques ou des afficheurs

à cristaux liquides.

B- Une polarisation droite/gauche, X et Y, opposée par composantes fon-

damentales Rouge, Vert, Bleu de l'image fait que l'oeil distingue sur

l'écran par des lunettes polarisées Y - X, la seule composante/ima-

ge qui lui est destinée, soit composante Vert pour l'un et composan-

tes Rouge, Bleu pour l'autre.

2 - Procédé selon la revendication 1, comprenant un dispositif électronique de création d'une nouvelle image stéréoscopique juxtaposée et simultanée,

CARACTERISE après les opérations de séparation de trames ( FIG. 1/100-

101,FIG.2/200-201) de numérisation (1/102 - 2/202) de mémorisation (FIG. 1/103-104 - 2/203-204) ence qu'il comporte un code d'adressage et de synchronisation ( FIG.i/105 - 2/205) qui: - Dans le cas du séquentiel par trames -FIG.2, crée la première nouvelle trame (206 1) avec les signaux Vert de la première trame (200/2) et Rouge Bleu de la deuxième trame (201/1 - 201/3) et la deuxième nouvelle trame avec les signaux Vert (201/2) de la deuxième trame et Rouge, Bleu

(200/1 - 200/3) de la première trame pour constituer l'image vidéo com-

plète et compatible 210, qui est en même temps image stéréoscopique

juxtaposée et complémentaire.

- Dans le cas des deux voies utilisées (FIG.1) crée laPremière trame

9 2645385

nouvelle (FIG.l- 1063 avec les signaux Vert (100/2) de la première trame droite et Rouge-Bleu (101/1 - 101/3) de la deuxième trame gauche; et la deuxième nouvelle trame (FIG.1 - 109) avec les signaux Vert (108/2) de la deuxième trame gauche et Rouge-Bleu (107/1 - 107/3) de la deuxième trame droite pour constituer la nouvelle image (110) vidéo complète et compatible qui est en même temps, une image stéréoscopique en juxtaposition simultanée

et en parfaite coïncidence des points homologues.

3 - Procédé selon la revendicationi et 2 CARACTERISE en ce que le dispositif

de restitution du relief par polarisation, dans tous les cas d'utilisa-

LO tion, comporte des filtres à polarisation X et Y répartis sur les compo-

santes Rouge-Vert-Bleu de l'image de telle sorte que l'image en Vert et

l'image en Rouge-Bleu soient en polarisation opposée.

- Procédé selon les revendications 1,2,3, CARACTERISE en ce que sur récepteur

quel qu'il soit, le dispositif de polarisation est constitué: L5 A- par un écran fixe composé de deux filtres polarisés P.X (FIG.3 -301)

et P.Y ( 302) dont le sens de polarisation est conforme à la configura-

tion des luminophores de l'écran de télévision (300) sur toute leur surface. B- par des couloirs dépolarisés (301/1 - 302/2) tracés par tout moyen

tO adéquat sur chaque filtre, pour permettre à la composante"Vert", polari-

sée X par le premier filtre (301/2) de traverser sans modification le deuxième filtre (302/2) et aux composantes, polarisées Y par le deuxième

filtre (302/1) de traverser le premier filtre (301/1) sans subir de mo-

difications, de telle sorte que, à la vision devant l'écran, chaque oeil, polarisé X et Y (303) voit la seule image qui lui est réservée pour créer

le relief.

- Procédé selon la revendication 1 et 2, CARACTERISE en ce que la caméra de

prises de vues comporte un boitier unique avec tableau de commande com-

mun pour deux dispositifs complets de prises de vues dont les objectifs sont, chacun, un des bras mobiles de la base variable stéréoscopique et synchronisés entre eux, de telle sorte que cette mono-caméra assure un

enregistrement sur deux voies qui est juxtaposable en simultané Rouge-

Vert-Bleu sur une seule bande.