FR2888000A1 - Procede d'aide au positionnement, et dispositif de visualisation autostereoscopique implementant ce procede - Google Patents
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Abstract
Procédé d'aide au positionnement d'un spectateur devant un dispositif de visualisation autostéréoscopique, ce dispositif de visualisation autostéréoscopique implémentant un procédé de visualisation autostéréoscopique comprenant :- un codage d'une image matricielle intégrant P prises de vue d'une même scène sur un écran de visualisation matriciel (2),- une réception et un traitement optique d'une image matricielle par un écran de conversion (3), générant à distance une image tridimensionnelle constituée de plusieurs prises de vue compatibles ou non entre elles, caractérisé en ce qu'il comprend une transmission sous forme visuelle au spectateur d'une information sur la compatibilité des prises de vue observées, et/ou d'une indication sur un déplacement à effectuer par le spectateur pour que les prises de vue reçues séparément par les deux yeux du spectateur soient compatibles, par exemple via une surimpression à l'image générée d'un objet graphique d'aide au positionnement.
Description
Procédé d'aide au positionnement, et dispositif de visualisation
autostéréoscopique implémentant ce procédé
Domaine technique La présente invention concerne un procédé d'aide au positionnement d'un spectateur devant un dispositif de visualisation autostéréoscopique. Elle vise également un dispositif de visualisation autostéréoscopique implémentant ce procédé.
Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui des images, ou des écrans d'ordinateur et de téléviseur tridimensionnels, destinés par exemple à la diffusion de messages publicitaires ou d'information du public ou à la visualisation de contenus informatifs ou de divertissement.
Etat de la technique antérieure On sait aujourd'hui réaliser des dispositifs de visualisation autostéréoscopique sans lunettes. Ces dispositifs sont composés d'une part d'un écran bidimensionnel basé par exemple sur une technologie à cristaux liquides ou à plasmas, et d'autre part d'un écran de conversion 2D-3D disposé à une faible distance de l'écran bidimensionnel. Cet écran de conversion peut par exemple consister soit en une barrière de parallaxe composée d'une alternance de fines bandes opaques et transparentes, soit en un réseau lenticulaire comprenant une couche de lentilles semicylindriques parallèles entre elles.
L'écran de conversion permet une sélection angulaire des pixels de 25 l'écran bidimensionnel.
Considérons d'abord le cas où un spectateur se trouve à une distance optimale de vision du dispositif de visualisation autostéréoscopique. Cette sélection angulaire permet d'envoyer une information différente à l'oeil gauche et à l'oeil droit du spectateur, lui donnant ainsi une impression de volume dans le cas où les pixels successifs de l'écran bidimensionnel codent pour des prises de vue d'une même scène légèrement décalées angulairement. Le nombre de prises de vue différentes codées sur l'écran bidimensionnel dépend des caractéristiques géométriques et physiques des composants du dispositif de visualisation autostéréoscopique. Si l'écran bidimensionnel code pour P prises de vue successives, il existe des positions du spectateur pour lesquelles ses yeux voient séparément deux prises de vue successives de la même scène. Pour tous les dispositifs de visualisation autostéréoscopique, il existe aussi des positions du spectateur où ses deux yeux voient deux images incompatibles entre elles: c'est le cas où son premier oeil voit la prise de vue n 1 et où son second oeil voit la prise de vue n P. L'impression visuelle est désagréable et le relief est nul. Le spectateur doit changer son positionnement.
Si maintenant le spectateur ne se trouve pas à la distance de vision lo optimale du dispositif de visualisation autostéréoscopique, chaque oeil de ce spectateur voit des bouts de plusieurs prises de vue. Ces prises de vue ne sont pas compatibles. Là aussi, l'impression visuelle est désagréable et le relief est nul. Le spectateur doit changer son positionnement, pour s'approcher de la distance de vision optimale, et rendre ainsi les prises de vue reçues compatibles.
Le but de la présente invention est de proposer un procédé d'aide au positionnement d'un spectateur visualisant un dispositif autostéréoscopique, ledit procédé donnant au spectateur l'information qu'il se trouve à une mauvaise position d'observation du dispositif autostéréoscopique, et pouvant guider le spectateur pour qu'il adapte sa position.
Exposé de l'invention Cet objectif est atteint avec un procédé d'aide au positionnement d'un spectateur devant un dispositif de visualisation autostéréoscopique, ce dispositif de visualisation autostéréoscopique implémentant un procédé de visualisation autostéréoscopique comprenant: un codage d'une image matricielle intégrant P prises de vue d'une même scène sur un écran de visualisation matriciel, - une réception et un traitement optique d'une image matricielle par un écran de conversion, générant à distance une image tridimensionnelle constituée de plusieurs prises de vue compatibles ou non entre elles, caractérisé en ce qu'il comprend une transmission sous forme visuelle au spectateur d'une information sur la compatibilité des prises de vue observées.
Ce procédé peut comprendre en outre une transmission sous forme visuelle audit spectateur d'une indication sur un déplacement à effectuer par le spectateur pour que les prises de vue reçues séparément par les deux yeux du spectateur soient compatibles.
La transmission visuelle d'une information de compatibilité et la transmission visuelle d'une indication de déplacement peuvent comprendre une surimpression d'un objet graphique d'aide au positionnement à l'image générée par l'écran de visualisation matriciel.
La transmission sous forme visuelle d'une information sur la compatibilité des prises de vue observées peut être occultable selon la demande d'un utilisateur.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de visualisation autostéréoscopique, implémentant un procédé selon l'invention, et comprenant un écran de visualisation matriciel support d'un ensemble de pixels, et un écran de conversion 2D-3D disposé devant ledit écran de visualisation, l'écran de conversion étant agencé pour recevoir et traiter optiquement une image matricielle émise par ledit écran de visualisation, l'image matricielle étant codée pour intégrer une pluralité P de prises de vue d'une même scène, le dispositif de visualisation autostéréoscopique faisant parvenir distinctement aux deux yeux d'un spectateur plusieurs prises de vue de ladite scène compatibles ou non entre elles selon la position relative du spectateur et du dispositif de visualisation autostéréoscopique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour transmettre visuellement au spectateur une information sur la compatibilité des prises de vue observées.
Le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre des moyens pour transmettre visuellement au spectateur une indication sur le déplacement à effectuer par le spectateur pour que les prises de vue reçues séparément par les deux yeux du spectateur soient compatibles.
Les moyens pour transmettre visuellement une information de compatibilité et les moyens pour transmettre visuellement une indication de déplacement peuvent être réalisés sous la forme d'un objet graphique d'aide au positionnement, qui apparaît en surimpression de l'image générée par l'écran de visualisation matriciel.
L'objet graphique d'aide au positionnement peut comprendre une pluralité d'éléments graphiques disposés sensiblement horizontalement.
L'objet graphique d'aide au positionnement peut fournir une information de compatibilité sous la forme d'une variation de couleur.
L'objet graphique d'aide au positionnement peut fournir une indication de déplacement sous la forme d'un symbole asymétrique.
L'écran de visualisation peut comprendre une image statique affichée ou imprimée sur un support, un écran électronique plasma, ou un écran électronique à cristaux liquides.
L'écran de conversion peut comprendre une barrière de parallaxe, ou un réseau lenticulaire.
Les moyens pour transmettre visuellement une information sur la compatibilité des prises de vue observées peuvent être occultables selon la demande d'un utilisateur.
Description des figures et modes de réalisation
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, et à l'étude des dessins annexés: - la figure 1 illustre l'existence de plusieurs intervalles de position d'observation pour un spectateur d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention, - la figure 2 illustre différentes prises de vue en deux dimensions d'une même scène avant leur codage sur un écran matriciel de visualisation d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention, ces prises de vue incluant un ensemble d'objets graphiques d'aide au positionnement indiquant au spectateur la compatibilité de deux prises de vue successives, pour un nombre de prises de vue égal à neuf, - la figure 3 illustre les combinaisons observées en trois dimensions de différentes prises de vue successives d'une même scène par un spectateur situé à une distance optimale de vision d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention, pour un nombre de prises de vue égal à neuf, - les figures 4A, 4B et 4C illustrent différentes prises de vue en deux dimensions d'une même scène avant leur codage sur un écran matriciel de visualisation d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention, ces prises de vue incluant un ensemble d'objets graphiques d'aide au positionnement, et - les figures 5A, 5B et 5C illustrent les combinaisons observées de différentes prises de vue d'une même scène par un oeil d'un spectateur situé à une distance différente de la distance optimale de vision d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention.
On va tout d'abord décrire, en référence à la figure 1, un exemple de dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention.
Le dispositif de visualisation autostéréoscopique 1 comprend un écran de visualisation matriciel 2, et un écran de conversion 3 2D-3D. L'écran de visualisation 2 est porteur d'un ensemble de pixels 4 eux-mêmes composés d'une ou plusieurs cellules de couleurs différentes (classiquement rouge, vert, bleu). Dans le cas où l'écran de visualisation 2 n'est pas une image affichée ou imprimée sur un support, cet écran de visualisation 2 est relié à un module électronique 5 de génération d'images codées. Ce module électronique peut être relié à une unité locale ou à un système d'information distant via un ou plusieurs réseaux de communication filaires et/ou non filaires.
Dans un exemple concret de réalisation - l'écran de visualisation 2 est un écran plasma PIONEER de référence PDP50MXE1, dont chaque pixel est composé de trois cellules de couleur rouge, verte et bleue, ces cellules étant alignées horizontalement, chaque cellule ayant pour largeur CCh = 286 pm et pour hauteur CCv = 808 pm, - l'écran de conversion 3 est un réseau lenticulaire comprenant une couche de lentilles semi-cylindriques parallèles entre elles et à l'axe vertical de l'écran plasma, ce réseau lenticulaire étant disposé devant l'écran plasma à une distance sensiblement égale à la longueur focale f = 9 mm des lentilles.
Le dispositif de visualisation autostéréoscopique 1 est prévu pour fournir un affichage de messages publicitaires ou d'information destinés à être observés à une distance optimale de vision Dopt suffisamment grande de l'écran, par exemple à une distance supérieure à 2 m. L'oeil gauche 0G et l'oeil droit OD d'un spectateur O reçoivent alors deux images optiques bidimensionnelles distinctes Im et In (0 <_ m <_ P, 0 <_ n _< P, n * m) correspondant à deux prises de vue de la même scène fournies par l'écran de conversion 3, de sorte que par effet stéréoscopique ce spectateur perçoit une image tridimensionnelle.
lo Si le spectateur se trouve à une distance différente de Dopt, chaque oeil du spectateur reçoit des bouts de plusieurs prises de vue différentes.
La distance focale f des lentilles semi-cylindriques dépend de la distance optimale d'observation désirée. Il faut, à cette distance optimale, que deux images successives - codées par deux cellules de couleur successives - soient séparées de la distance moyenne Dy entre deux yeux, par exemple de 65 mm. La distance focale f des lentilles peut être déterminée en fonction de la largeur CCh d'une cellule de couleur et de la distance optimale Dopt, par la formule: f=CCh.Dopt /Dys,9mm Si par exemple la distance optimale Dopt souhaitée est de 2 m, et la largeur CCh est égale à 286 pm, la distance focale f est alors d'environ 9 mm.
On définit la largeur d'une lentille semi-cylindrique comme la distance horizontale séparant les axes de deux lentilles semi-cylindriques successives. La largeur I d'une lentille semi-cylindrique dépend notamment de la distance optimale désirée. En effet, lorsque le spectateur est à la distance optimale (distance finie), la distance séparant deux points de l'écran bidimensionnel vus simultanément par un oeil du spectateur à travers deux lentilles semi-cylindriques successives n'est pas exactement égale à la distance horizontale séparant les axes des lentilles semicylindriques. Le rapport de proportionnalité est égal à Dopt/(Dopt + f).
La largeur I de chaque lentille semi-cylindrique peut ainsi être déterminée à partir de la formule suivante: 7 I = P. CCh. Dopt /(Dopt+f) Si par exemple la distance optimale Dopt souhaitée est de 2 m, la largeur d'une cellule de couleur CCh est égale à 286 pm, la focale est égale à f = 9 mm, le nombre P de prises de vue est égal à neuf, la largeur I d'une lentille semi-cylindrique est alors de l'ordre de 2,5 mm.
La figure 1 illustre différents intervalles de positions d'un spectateur O sur une droite D, cette droite étant située à une distance optimale de vision Dopt. Sur cette droite, l'oeil gauche 0G et l'oeil droit OD du spectateur reçoivent différents couples (Im, In) d'images optiques bidimensionnelles distinctes. Dans un exemple concret de réalisation où P = 9, il existe neuf couples possibles (Im, In) : (I1, I2), (I2, I3), (I3, I4), (I4, I5), (I5, I6), (I6, I7), (I7, 18), (18, I9), et (19, I1). Dans le cas du couple (19, I1), l'impression visuelle est désagréable et le relief observé par le spectateur est nul.
Une droite D2 située plus proche du dispositif de visualisation que la droite D, et une droite D3 située plus loin du dispositif de visualisation que la droite D sont aussi illustrées sur la figure 1. Si un spectateur se trouve sur une de ces droites D2 ou D3, et ne se trouve donc pas à la distance de vision optimale du dispositif de visualisation autostéréoscopique, chaque oeil de ce spectateur voit des bouts de plusieurs prises de vue. Ces prises de vue ne sont pas compatibles. Là aussi, l'impression visuelle est désagréable et le relief est nul. Le spectateur doit changer son positionnement, pour s'approcher de la distance de vision optimale, et rendre ainsi les prises de vue reçues compatibles.
Pour palier à ces problèmes d'incompatibilité de prises de vue, le dispositif selon l'invention comprend des moyens pour transmettre visuellement au spectateur une information sur la compatibilité des prises de vue observées, et peu même comprendre des moyens pour transmettre visuellement au spectateur une indication sur le déplacement à effectuer par le spectateur pour que les prises de vue reçues séparément par les deux yeux du spectateur soient compatibles.
La figure 2 illustre un exemple de P = 9 images de prises de vue Il, I2, . .., I9 d'une même scène sur lesquelles apparaissent un ensemble 6 d'objets graphiques d'aide au positionnement en surimpression, de couleurs et de formes variées (un objet graphique par prise de vue). Dans l'exemple de réalisation représenté, on a ajouté sur toutes les prises de vue au même endroit un disque d'une dizaine de pixels de diamètre centré horizontalement en bas de l'écran. Pour les prises de vue Il et I9, ce disque est rouge, pour les prises de vue I2 à I8, le disque est vert. De plus, on a aussi ajouté sur I2 une flèche orientée selon le sens du parcours lo le long d'une droite D, située à une distance optimale de vision, d'un spectateur du dispositif autostéréoscopique passant de l'observation du couple (I2, I3) au couple (I3, I4). De même, on a ajouté sur I8 une flèche orientée selon le sens du parcours le long de la droite D d'un spectateur du dispositif autostéréoscopique passant de l'observation du couple (I8, I9) au couple (I7, I8).
La figure 3 illustre l'observation tridimensionnelle du spectateur dont l'oeil gauche 0G et l'oeil droit OD reçoivent distinctement le couple d'images (Il, I2), (I2, I3), (I3, I4), ..., (I8, I9), ou (19, Il) fourni par l'écran de conversion 3.
Dans le cas où le spectateur observe le couple (19, Il), ledit spectateur voit une image sans relief dont l'impression visuelle est désagréable, accompagnée d'un disque rouge lui indiquant qu'il se trouve à une mauvaise position par rapport au dispositif de visualisation autostéréoscopique, les prises de vue Il et I9 étant incompatibles.
Dans le cas où le spectateur observe le couple (Il, I2) ou (I8, I9), le spectateur perçoit une image tridimensionnelle accompagnée d'un disque jaune-orangé (superposition d'un disque rouge provenant de Il ou I9 et d'un disque vert provenant de I2 ou I8) lui indiquant la proximité d'une position d'observation du dispositif de visualisation autostéréoscopique pour laquelle les deux prises de vue de la scène reçues séparément par ses deux yeux ne sont pas compatibles. Il perçoit aussi une flèche (provenant de l'image I2 ou I8) lui donnant la direction à prendre pour lui permettre de s'éloigner d'une telle zone d'observation.
Dans le cas où le spectateur observe un couple de prises de vue parmi (I2, I3) ou (I7, 18), le spectateur perçoit une image tridimensionnelle accompagnée d'un disque vert ainsi que d'une flèche (provenant de l'image I2 ou I8) lui donnant la direction à prendre pour lui permettre de s'éloigner de la plus proche zone d'observation du dispositif de visualisation autostéréoscopique pour laquelle les deux prises de vue de la même scène reçues séparément par ses deux yeux ne sont pas compatibles.
Dans le cas où le spectateur observe un couple de prises de vue parmi (I3, I4), (I4, I5), (I5, I6), ou (I6, I7), le spectateur perçoit une image tridimensionnelle accompagnée d'un disque vert.
L'utilisation d'un ensemble 6 d'objets graphiques d'aide au positionnement comme décrit précédemment permet donc d'indiquer à un spectateur d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique qu'il se trouve plus ou moins proche d'une position d'observation du dispositif de visualisation autostéréoscopique pour laquelle les deux prises de vue de la même scène reçues séparément par ses deux yeux ne sont pas compatibles, et permet de plus d'indiquer audit spectateur la direction à prendre pour s'éloigner d'une telle position d'observation.
Les figures 4A, 4B et 4C illustrent des prises de vue en deux dimensions d'une même scène avant leur codage sur un écran matriciel de visualisation d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention, ces prises de vue incluant un ensemble d'objets graphiques d'aide au positionnement, pour un nombre de prises de vue égal à trois.
La figure 4A illustre une première prise de vue 7. L'objet graphique 8 d'aide au positionnement est une mire située en bas de la prise de vue, de largeur sensiblement égale à celle de la prise de vue, et de couleur rouge.
La figure 4B illustre une deuxième prise de vue 9. L'objet graphique 10 d'aide au positionnement est une mire située en bas de la prise de vue, à la même position que l'objet 8 de la figure 4A, et de couleur verte.
La figure 4C illustre une troisième prise de vue 11. L'objet graphique 12 d'aide au positionnement est une mire située en bas de la prise de vue, à la même position que l'objet 8 de la figure 4A, et de couleur violette.
On considère le cas d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique pour lequel les prises de vue 7, 9 et 11 sont codées de gauche à droite sur l'écran de visualisation.
La figure 5A illustre la combinaison observée 13 des différentes prises de vue 7, 9 et 11 des figures 4A, 4B et 4C, par un oeil d'un spectateur situé à une distance inférieure à la distance optimale de vision du dispositif de visualisation autostéréoscopique. L'image est un hybride de plusieurs prises de vue. L'objet graphique 14 a un dégradé de couleurs: il a la couleur de l'objet graphique 8 sur la gauche, la couleur de l'objet graphique 10 en son centre, et la couleur de l'objet graphique 12 sur la droite. La progression de couleur rouge-vert-violet de gauche à droite indique au spectateur de reculer s'il veut s'approcher de la distance optimale de vision du dispositif autostéréoscopique.
La figure 5B illustre la combinaison observée 15 des différentes prises de vue 7, 9 et 11 des figures 4A, 4B et 4C, par un oeil d'un spectateur situé à une distance égale à la distance optimale de vision du dispositif de visualisation autostéréoscopique. L'image est nette. La couleur de l'objet graphique 16 est homogène.
La figure 5C illustre la combinaison observée 17 des différentes prises de vue 7, 9 et 11 des figures 4A, 4B et 4C, par un oeil d'un spectateur situé à une distance supérieure à la distance optimale de vision du dispositif de visualisation autostéréoscopique. L'image est un hybride de plusieurs prises de vue. L'objet graphique 18 a un dégradé de couleur: il a la couleur de l'objet graphique 12 sur la gauche, la couleur de l'objet graphique 10 en son centre, et la couleur de l'objet graphique 8 sur la droite. La progression de couleur violet-vert-rouge de gauche à droite indique au spectateur d'avancer s'il veut s'approcher de la distance optimale de vision du dispositif autostéréoscopique.
L'utilisation d'objets graphiques permet donc d'indiquer à un spectateur d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique qu'il se trouve plus ou moins proche d'une position située à une distance optimale de visualisation, et permet de plus d'indiquer audit spectateur la direction à prendre pour s'approcher d'une telle position.
Les objets graphiques décrits dans tous les exemples précédents peuvent être occultés selon la demande d'un utilisateur. On peut par exemple imaginer un bouton de commande électronique permettant de faire apparaître ou disparaître les objets graphiques.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, on peut imaginer de nombreuses variations quand au choix de la couleur, de la lo forme et de l'intensité lumineuse de l'ensemble 6 des objets graphiques d'aide au positionnement utilisés.
Claims (8)
1. Procédé de visualisation autostéréoscopique comprenant.
- un codage d'une image matricielle intégrant P prises de vue d'une même scène sur un écran de visualisation matriciel (2), - une réception et un traitement optique d'une image matricielle par un écran de conversion (3), générant à distance, pour un spectateur, une image tridimensionnelle constituée de plusieurs prises de vue compatibles ou non entre elles, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une transmission sous forme visuelle au spectateur d'une information renseignant ce spectateur sur la compatibilité des prises de vue qu'il observe dans la position qu'il occupe.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une transmission sous forme visuelle audit spectateur d'une indication sur un déplacement à effectuer par le spectateur pour que les prises de vue reçues séparément par les deux yeux du spectateur soient compatibles.
3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la transmission visuelle d'une information de compatibilité et la transmission visuelle d'une indication de déplacement comprennent une surimpression d'un objet graphique d'aide au positionnement à l'image générée par l'écran de visualisation matriciel.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la transmission sous forme visuelle d'une information sur la compatibilité des prises de vue observées est occultable selon la demande d'un utilisateur.
5. Dispositif (1) de visualisation autostéréoscopique, implémentant un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, et comprenant un écran de visualisation matriciel (2) support d'un ensemble de pixels (4), et un écran de conversion (3) 2D-3D disposé devant ledit écran de visualisation (2), l'écran de conversion (3) étant agencé pour recevoir et traiter optiquement une image matricielle émise par ledit écran de visualisation (2), l'image matricielle étant codée pour intégrer une pluralité P de prises de vue d'une même scène, le dispositif (1) de visualisation autostéréoscopique faisant parvenir distinctement aux deux yeux d'un spectateur (0) plusieurs prises de vue de ladite scène compatibles ou non entre elles selon la position relative du spectateur (0) et du dispositif (1) de visualisation autostéréoscopique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour transmettre visuellement au spectateur une information renseignant ce spectateur sur la compatibilité des prises de vue qu'il observe dans la position qu'il occupe.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour transmettre visuellement au spectateur une indication sur le déplacement à effectuer par le spectateur pour que les prises de vue reçues séparément par les deux yeux du spectateur soient compatibles.
7. Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens pour transmettre visuellement une information de compatibilité et les moyens pour transmettre visuellement une indication de déplacement sont réalisés sous la forme d'un objet graphique d'aide au positionnement, qui apparaît en surimpression de l'image générée par l'écran de visualisation matriciel.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'objet graphique d'aide au positionnement comprend une pluralité d'éléments graphiques disposés sensiblement horizontalement.
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