WO2013080161A1 - Procede de correction pour la projection alternative d'images stereoscopiques - Google Patents

Procede de correction pour la projection alternative d'images stereoscopiques Download PDF

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WO2013080161A1
WO2013080161A1 PCT/IB2012/056840 IB2012056840W WO2013080161A1 WO 2013080161 A1 WO2013080161 A1 WO 2013080161A1 IB 2012056840 W IB2012056840 W IB 2012056840W WO 2013080161 A1 WO2013080161 A1 WO 2013080161A1
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image
images
projection
glasses
delay
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PCT/IB2012/056840
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Inventor
Yves Isidore PUPULIN
Yves Antoine PERLES
Charles Albert TIJUS
Original Assignee
Binocle
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
    • H04N13/106—Processing image signals
    • H04N13/144—Processing image signals for flicker reduction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/341—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using temporal multiplexing

Definitions

  • the present invention relates to the reduction in the human brain of the effects of fatigue due to an alternative projection of stereoscopic images, thus improving their cerebral processing and their perception, that is to say that of the comfort of the viewer.
  • the alternative projection of stereoscopic images is widespread for the cinema as well as for its high-definition television or all audiovisual products.
  • the brain identifies a visual element by receiving simultaneous synchronous flows from both eyes simultaneously and reconstructing from these two points of view a raised mental image obtained from the visual system.
  • This operation which includes the correction of the aberrations of the visual system of the observer, is almost instantaneous.
  • the daily perception of the objects of the physical world, naturally in volume, does not cause any cerebral discomfort.
  • the frequency of the alternative projection is today at least 96 Hz, which corresponds to the projection frequency of 48 Hz for each of the two eyes, and therefore to the double historical frequency of the cinematograph.
  • the projection at 144 Hz is therefore the multiplication by three of this initial frequency which passes to 72 Hz for each eye without it being known if this value is sufficient to compensate for the non-simultaneity of the images perceived.
  • the alternative temporal critical frequency threshold from which the brain would no longer be affected by the alternative projection. This threshold can be high and vary significantly depending on the viewer and its state of fatigue, it remains to establish precisely with a sampling of spectators.
  • this threshold proves to be very high, for example greater than 144 Hertz, without the projection or display devices being able to work at such frequencies, it is then necessary to return to a simultaneous double projection system, which implies to double the equipment price of projecting rooms in relief or to manufacture synchronous dual-stream projectors.
  • Another solution proposed by the present invention consists in reducing the non-simultaneity of the two images of the stereoscopic pair by image processing means corresponding to the physiological treatment of the light perceived by the eye and the brain.
  • the present invention therefore proposes a substitute for preventing ocular and cerebral fatigue while preserving the alternating mono-projection of synchronous image pairs.
  • the object of the present invention is a method of correction and reproduction for the alternative display, projection or diffusion of stereoscopic images produced simultaneously or almost simultaneously, a process improving the comfort of the treatment.
  • brain of these images characterized in that it comprises:
  • a step of alternately displaying the streams with a second frequency greater than or equal to the first resulting from the multiple display of each of the images of the distinct streams by applying a filter causing a delay effect to the first displayed image of the first flow with respect to the first image of the second flow, so as to match the cerebral processing of this first image of the first stream with that of the first image of the second stream, and applying the same method to all stereoscopic images of the first stream.
  • the alternating reproduction frequency is a multiple of the frequency of the manufacture of stereoscopic images.
  • the delay effect is obtained by applying a uniform filter to the first displayed image and its following.
  • the delay can also be obtained by applying a filter varying progressively between the different successive displays of the first image L1 and gradually varying with its following.
  • the delay effect is applied to image elements, that is to say to all or part of the image, sub-pixel by sub-pixel, pixel by pixel, line by line, column per column, frame by frame, or frame by frame.
  • the delay effect takes into account the spatial, colorimetric, saturation and opacity variations, or density of these image elements in their temporal evolution.
  • the delay effect is relative to the differential values of densities and colorimetry of the two flows and is applied selectively to each of the streams, complementary values making it possible to obtain delay or advance effects for certain colors. and densities to achieve synchronization of brain processing without loss of information in different ranges of image values.
  • the method according to the invention applies to the display of three-dimensional images as well for the cinema as for the high-definition television or all audiovisual products.
  • cinematographic projection it is always possible to use two synchronous digital projectors as for the classic projection of films in relief, but technological progress tends to increase the frequency by projecting the left and right images on the same projector.
  • This alternative digital projection can be done in three different modes: - with active polarizer in front of the projector, alumina screen (the metallized layer retaining the polarization of light) and passive polarized glasses,
  • the problem is related to the scanning of the entire field of vision which, if it does not pose a problem in a dirty cinema where only the screen is enlightened, becomes problematic when it comes to watching television or any audiovisual medium in an atmosphere of usual light.
  • the method according to the invention can therefore be applied to an alternative projection by a single dual-polarized projector on an aluminized screen using passive polarized glasses.
  • it may be at an alternative projection by a single dual-selection projector on a white screen using passive selection glasses.
  • it can be applied to an alternative projection on a black screen by using active shutter glasses synchronized with the distributed image for each eye.
  • the delay filter preferably implements an algorithm installed in a server or in glasses capable of defining by computer or by programming the delay signals to be affixed to each image or part of the image.
  • the image filmed in a perfectly synchronous manner is alternating left eye / ceii right.
  • the frequency of 50 Hz is assigned to each, the images are generally displayed on a monitor of 100 Hz or higher.
  • brain fatigue for the same films, is more important in this case than in that of a projection on the big screen using two synchronous video projectors.
  • Relief TV attempts were made by broadcasting at 60 Hz, ie 30 Hz for each eye, and therefore below the original critical frequency threshold, and were abandoned as soon as solutions to respect this threshold appeared.
  • the diffusion in "home cinema" can be done either in double projection with passive glasses, or in mono projection with active shutter glasses, or even, with an active shutter added or integrated in the projector, the observation being done using passive glasses. But in the last two cases, and in general when it comes to alternative broadcasting, it does not take into account the cerebral comfort of the viewer.
  • the diffusion, or the display can be done on stereoscopic lenticular screens of the Aiioscopy type or with parallax barriers or else mixing these two techniques.
  • the two or n images being generally displayed simultaneously, there is no inconvenience caused by the non-simultaneity of the images. But this technique is reserved for specific applications.
  • an alternative digital display on an electronic screen by selecting images, frames, lines, columns, pixels or sub-pixels for each eye, using passive glasses, an algorithm embedded in the stream of images being installed in a server, a screen, a decoder preferably closer to the viewer.
  • FIG. 1 schematizes, in a known manner, a synchronous shooting at a frequency of 24 images per second, for example, and a synchronous projection of the 48 Hz stereoscopic pairs
  • FIG. 2 schematizes, in known manner, a synchronous shooting and an asynchronous projection with accelerated frequency (triple flash),
  • FIG. 3 schematizes, in a known manner, another technique of shooting
  • FIG. 4 schematizes the method according to the invention applying to a synchronous shooting and a triple flash asynchronous projection but with delay process
  • FIG. 5 schematizes two variants of delay filters, one on the spectator's glasses, whether passive or active, the other in the form of an alternative filter on the projector,
  • FIG. 6 schematizes a method according to the invention using an algorithmic delay filter installed in a projection server
  • FIG. 7 schematizes a method according to the invention using an algorithmic delay filter installed in the decoder of a television receiver
  • FIG. 8 represents the left and right signals of a triple flash projection where a proportional algorithmic delay filter is applied to the left eye.
  • FIG. 9 represents the effect of a delay filter on a flux (here the left) added to the mean transmission time Ati to the brain, which is, read, common to both flows.
  • FIG. 1 illustrates the synchronous shooting by two cameras of a pair of stereoscopic images L1, R1 and their conventional double synchronous flash projection by two projectors, which does not affect the viewer's comfort of vision, but requires a double projection device.
  • FIG. 2 illustrates a synchronous conventional shooting of stereoscopic images whose rendering by a single projector implies that it be alternative, thus asynchronous for cerebral perception.
  • the diagram shows that even if the reproduction frequency is increased (here 3 times that of shooting), the vision of the flux remains temporally offset for the spectator, it is therefore uncomfortable if the threshold of critical time frequency alternative is not achieved.
  • FIG. 3 Another known technique is illustrated in FIG. 3, where, from an asynchronous shooting by a moving camera, asynchronous images are restored (FIG. 3A) or artificially synchronized by applying a neutral filter to a series of images. ( Figure 3B). But it is understood, that this process, including with a temporally recalibrated image (3B), is difficult to conjugate for the brain insofar as the left and right images are not synchronized during the shooting and the elements which compose it are dissimilar according to the movements of the subject or of the camera.
  • the method according to the invention is shown diagrammatically in FIG. 4. Simultaneous shooting of two L and R fluxes reconstituting a stereoscopic pair by two synchronized cameras (left column) is carried out. Their alternating restitution, preferably at a frequency higher than that of the shot (here three times) would lead to the vision of two off-set flows for the viewer (middle column).
  • the application of a delay ⁇ to the first image L1 temporally moves the virtual image L'1 by synchronizing it in L "1 with the first image R1 of the stream R (right column) .
  • the same delay is applied to the set of images L to make them coincide with the set of images R thus reforming the stereoscopic pair initially synchronous.
  • the aim of the invention is to reduce the visual fatigue and / or discomfort caused by the non-simultaneity of the images by physically placing a filter on the flow (left or right), which is displayed first by the vision device.
  • a delay filter shifts the time of transmission and treatment by the brain between its two streams. This delay filter is related to the illumination levels of the subject and the amount of light received by the camera's sensors. What is important is that one stream is transmitted and read faster or slower than the other in order to reduce the advance of one (delay filter) or the delay of the other (accelerator filter). It is easier to slow down a flow by lowering the amount of light that is specific to it than to accelerate it.
  • a delay filter is the result of combined operations on the two streams, the result of which is the creation of an illusion of simultaneity during brain processing.
  • a negative, neutral or wavelength selection filter can be applied to a flux to lower the values (luminance, contrast, colorimetry) and a light, contrast or certain wavelength enhancement treatment can to be applied to the other stream. It is the set of operations combined on the two flows or applied to one, (which is the only possibility of the physical filters) that one will call filter delay.
  • This delay can be obtained by the use of a physical or virtual filter, or be a combination of these two solutions.
  • These filters can be neutral, so as to attenuate the different colors to maintain the apparent color neutrality of a neutral gray more or less dense for the brain. They can be colored, that is to say act on one or more wavelengths of the visible spectrum in order to attenuate or suppress this or these wavelengths, by favoring absorption or transmission in these lengths . They can still act gradually according to the density of the images or the saturation of the colors.
  • the physical filter may be placed either in the projection beam or on the glasses.
  • filtering proportional to the different luminance values of the image is applied.
  • the transmission speed is slower for a white than for a gray, on the other hand, the modulation in dense gray is advantageously retained.
  • a virtual filter can be used.
  • the application of these neutral and / or colored densities can implement algorithms included in the servers of the post-production or diffusion chain, sub-pixel by sub-pixel or pixel by pixel thanks to algorithms applied on the first image and those that follow it.
  • An algorithm-based digital filter can be placed in any tool in the post-production or projection chain.
  • this virtual filter is placed in the server or the projector for projection or in the decoder or screen for television.
  • the intervention closest to the broadcast makes it possible to preserve the native image files without alteration, in order to be able to use them indifferently for simultaneous projection or broadcasting systems or alternatives but also to preserve the perfect synchronization of the flows and thus of the effect of the corrector.
  • the image transformation software and algorithms are then preferably included in the server directly linked to the projection or broadcasting device.
  • the installation for implementing the method according to the invention comprises a server, double or multi-stream used for displaying a pair or n pairs of stereoscopic images intended for the eye left or right eye alternately.
  • the integrated software is able to automatically locate the first projected image of a stereoscopic pair even if the information is known or programmable. It then applies the filtering on all the images of the flow (left or right) concerned.
  • the filter can also be colored or be mixed as would be for example the combination of a neutral density with a band (s) in a value (s) of the visible spectrum.
  • a second case which may be more interesting, it is progressive in order to keep the modulation in the low light. It can be applied at different points in the chain from shooting to post-production, either in a hardened or momentary manner to obtain, at least for a moment, a comfortable reading.
  • the delay filter is based on the difference in calibration of one stream with respect to the other and, for maximum brain comfort, it is necessary to calibrate the two streams so that their transmission time appears to be simultaneous for the first time. brain.
  • the delay filter is therefore also an acceleration filter that operates when we increase the highlights of one of the two images of the stereoscopic pair to keep the flow to slow down the maximum of detail in the low light .
  • FIG. 5 illustrates the application of a physical filter with a delay effect during an alternative projection with a single projector (10).
  • the single projector projects on a screen (11), here of retro projection, the two flows L and R alternately.
  • the passive glasses if it is a polarization or active (12) are equipped with a filter (13) corresponding to a neutral density acting as a physical retarder filter.
  • a rotary filter (14) disposed in the projection beam applies the delay filter on the flow L which becomes L 'and releases the projection to let the stream R without modification. I! plays the same role as the filter arranged on the glasses of Figure 5A.
  • FIG. 6 illustrates the application of an algorithmic virtual filter placed in a server (15) connected to a single projector (10) which alternately projects a flux L 'on which a delay filter is applied to coincide at the cerebral level with the perception of the flow R by the spectator provided with active or passive glasses (16).
  • FIG. 7 illustrates the application of the method according to the invention to an alternative digital display on an electronic screen (17) connected to a decoder (18) containing an integrated algorithm.
  • the glasses will be active or passive depending on the type of screen and selection.
  • FIG. 8 shows the effect of a proportional treatment to the luminance values applying a greater delay filter on the highlights than on the lowlights, visible in dotted lines, but having the advantage of not crushing the lowlights, this which would be the case with a uniform filter.
  • FIG. 9 shows the effect of an algorithmic filter applied on a stream L which is therefore called LV.
  • the first graph shows the temporal successions of the stream L in triple flash.
  • the second graph shows the time successions of the R stream in triple flash.
  • the third graph shows the combination of the two flows.
  • the fourth graph shows a modification of the stream L become L 'under the effect of the delay algorithm applied here on a single stream.
  • the fifth graph shows:
  • this fifth graph shows the transmission times to the brain.
  • the filter acts as a filter with delay effect when we lower the level of a stream and advance when we increase that of the other stream.according to the plans of a film, the filter will delay more or less each value according to its The invention therefore implies an appropriate calibration for complementary play on the low and high lights, but it is important to note that a delay filter is more easily controllable than a forward filter playing. on highlights for obvious reasons of calibration of scattering tools and their luminance limitations.

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Abstract

L'invention est relative à un procédé de correction et de restitution pour l'affichage la projection, ou la diffusion alternatifs d'images stéréoscopiques fabriquées simultanément ou quasi simultanément, procédé pour l'amélioration du confort du traitement cérébral de ces images, caractérisé en ce qu'il comprend : une étape de fabrication d'images stéréoscopique d'au moins deux flux distincts d'images L et R, présentant chacun une première image L1, correspondant par exemple à l'oeil gauche, et une première image R1 correspondant par exemple à l'oeil droit, avec une fréquence F1, puis une étape d'affichage alterné des flux avec une fréquence F2 supérieure ou égale à F1 résultant de l'affichage multiple de chacune des images L et R, en appliquant un filtre provoquant un effet de retard Δί à la première image L1 affichée par rapport à la première image R1, de manière à faire coïncider la perception cérébrale de cette première image L1 avec celle de R1 et en appliquant le même procédé à l'ensemble des images stéréoscopiques du flux L. Application à la projection alternative sur écran blanc, aluminé ou à l'affichage sur écran électronique en réduisant sur le cerveau humain des effets de fatigue dus à une projection alternative d'images stéréoscopiques

Description

PROCÉDÉ DE CORRECTION POUR LA PROJECTION ALTERNATIVE
D'IMAGES STÉRÉOSCOPIQUES
La présente invention concerne la réduction sur le cerveau humain des effets de fatigue dus à une projection alternative d'images stéréoscopiques, donc l'amélioration de leur traitement cérébral et de leur perception, c'est-à-dire celle du confort du spectateur. La projection alternative d'images stéréoscopiques se généralise aussi bien pour le cinéma que pour Sa télévision haute définition ou l'ensemble des produits audiovisuels.
Le cerveau identifie un élément visuel en recevant les flux synchrones issus des deux yeux de façon simultanée et en reconstituant à partir de ces deux points de vue une image mentale en relief obtenue à partir du système visuel. Cette opération, qui comprend la correction des aberrations du système visuel de l'observateur, est quasiment instantanée. La perception quotidienne des objets du monde physique, naturellement en volume, n'occasionne pas de gêne cérébrale.
Par Se passé, lorsqu'on observait un couple stéréo sco pique d'images projetées simultanément avec deux projecteurs, chacune des deux images était entachée d'aberrations dues aux optiques, aux défauts d'alignements, aux trapèzes de vergence, aux absences d'images en bordure de champ etc. qui induisaient une fatigue cérébrale. Il a donc été impératif de corriger tous les couples d'images stéréoscopiques par des moyens de traitement numérique. Les algorithmes permettant ces corrections ont déjà été développés.
Aujourd'hui, lorsqu'on observe un couple stéréoscopique d'images corrigées projetées alternativement avec un seul projecteur ou affichées alternativement sur un écran de télévision, il y a un décalage temporel entre la projection de chacune des deux images du couple stéréoscopique. Cette projection alternative, donc asynchrone, d'images filmées simultanément oblige le cerveau à fournir un travail supplémentaire de synchronisation des deux flux d'images qui génère une fatigue oculaire et cérébrale. Cette projection alternative s'opère aujourd'hui à une fréquence située entre 96 Hz et 144 Hz. Historiquement, la projection cinématographique s'est basée sur le seuil de fréquence critique initial du cinéma en deux dimensions à partir duquel le spectateur ne percevait plus le scintillement (succession d'éclairages et d'extinctions sur l'écran). Ce seuil situé entre 40 Hz et 50 Hz s'est avéré satisfaisant et a été fixé à 48 Hz, ce qui était le double de la fréquence de 24 images/seconde en prise de vues.
La fréquence de la projection alternative est aujourd'hui de 96 Hz minimum ce qui correspond à la fréquence de projection de 48 Hz pour chacun des deux yeux, donc à la double fréquence historique du cinématographe. La projection à 144 Hz est donc la multiplication par trois de cette fréquence initiale qui passe à 72 Hz pour chaque œil sans que l'on sache si cette valeur est suffisante pour compenser la non simultanéité des images perçues. Outre le seuil de fréquence critique initial de la projection en deux dimensions, il existe un seuil appelé seuil de fréquence critique temporelle alternative à partir duquel le cerveau ne serait plus affecté par la projection alternative. Ce seuil peut être élevé et varier notablement selon le spectateur et son état de fatigue, il reste à établir précisément auprès d'un échantillonnage de spectateurs.
Si ce seuil s'avère très élevé, par exemple supérieur à 144 Hertz, sans que les dispositifs de projection ou d'affichage puissent travailler à de telles fréquences, il est alors nécessaire de revenir à un système à double projection simultanée, ce qui implique de doubler le prix d'équipement des salles projetant en relief ou de fabriquer des projecteurs à double flux synchrones.
Une autre solution proposée par la présente invention consiste à réduire la non simultanéité des deux images du couple stéréoscopique par des moyens de traitement d'image correspondant au traitement physiologique de la lumière perçue par l'œil et le cerveau.
On peut déduire des travaux de Pulfrisch que la vitesse de traitement d'une image par le cerveau est relative à sa luminosité : avec une prise de vues basée sur un déplacement latéral régulier d'une caméra, lors de la projection si un des deux yeux reçoit l'image à travers un filtre de densité neutre, il la perçoit avec un décalage temporel. On peut donc réduire la vitesse de traitement d'une image par le cerveau en réduisant sa luminosité. Les solutions proposées à partir de ce procédé pour recréer de la stéréoscopîe présentent un inconvénient majeur : les images perçues comme synchrones par le cerveau, n'étant pas des couples stéréoscopiques, ne sont pas prises au même moment et présentent un décalage dans la position des objets filmés. Ainsi, le fait de retarder le traitement de l'image par l'un des deux yeux amène le cerveau à conjuguer simultanément deux images différentes ce qui génère une fatigue visuelle et mentale qui peut être importante pour des prises de vues de sujets très mouvementés.
Au contraire, selon l'invention, on traite des images qui sont synchrones au moment de la prise de vues et qu'il faut resynchroniser en raison du décalage temporel résultant de la projection alternée.
La présente invention propose donc un substitut pour éviter la fatigue oculaire et cérébrale en conservant ia mono projection alternée de couples d'images synchrones.
Afin de pallier les inconvénients énumérés ci-dessus, ia présente invention a pour objet un procédé de correction et de restitution pour l'affichage, la projection ou la diffusion alternatifs d'images stéréoscopiques fabriquées simultanément ou quasi simultanément, procédé améliorant le confort du traitement cérébral de ces images, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape de fabrication d'un couple stéréoscopique d'au moins un premier et un deuxième flux distincts d'images, présentant chacun une première image, correspondant par exemple à l'œil gauche, et une première image correspondant à l'œil droit, avec une première fréquence,
- puis une étape d'affichage alterné des flux avec une deuxième fréquence supérieure ou égale à la première, résultant de l'affichage multiple de chacune des images des flux distincts en appliquant un filtre provocant un effet de retard à ia première image affichée du premier flux par rapport à la première image du deuxième flux, de manière à faire coïncider le traitement cérébral de cette première image du premier flux avec celle de la première image du deuxième flux, et en appliquant le même procédé à l'ensemble des images stéréoscopiques du premier flux.
De préférence, la fréquence de restitution alternée est un multiple de la fréquence de la fabrication des images stéréoscopiques.
Selon une variante de réalisation, l'effet retard est obtenu en appliquant un filtre uniforme à la première image affichée et à ses suivantes. Le retard peut aussi être obtenu en appliquant un filtre variant progressivement entre les différents affichages successifs de la première image L1 et variant progressivement avec ses suivantes.
Selon des variantes, l'effet retard est appliqué à des éléments d'images, c'est-à-dire à tout ou partie de l'image, sub-pixel par sub-pixel, pixel par pixel, ligne par ligne, colonne par colonne, trame par trame ou image par image. De préférence, l'effet retard prend en compte les variations spatiales, colorimétriques, en saturation et opacité, ou de densité de ces éléments d'images dans leur évolution temporelle.
De préférence encore, l'effet retard est relatif aux valeurs différentielles de densités et de colorimétries des deux flux et est appliqué de façon sélective à chacun des flux, des valeurs complémentaires permettant d'obtenir des effets de retard ou d'avance pour certaines couleurs et densités afin d'obtenir une synchronisation du traitement par le cerveau sans pertes d'informations dans les différentes plages de valeurs des images.
Le procédé selon l'invention s'applique à l'affichage d'images en trois dimensions aussi bien pour le cinéma que pour la télévision haute définition ou l'ensemble des produits audiovisuels. En projection cinématographique, il est toujours possible d'utiliser deux projecteurs numériques synchrones comme pour la projection classique de films en relief, mais les progrès technologiques tendent à augmenter la fréquence en projetant les images gauches et droites sur un même projecteur.
Cette projection numérique alternative peut se faire sous trois modes différents : - avec polariseur actif devant le projecteur, écran aluminé (la couche métallisée conservant la polarisation de la lumière) et lunettes polarisées passives,
- avec des filtres colorés passifs tels que les procédés anaglyptiques évolués les plus récents basés sur la séparation de bandes multiples du spectre coloré sur écran blanc,
- avec écran blanc et lunettes à obturateurs actifs synchronisés avec la projection. Les deux derniers procédés sont d'un intérêt notable pour l'utilisation du même écran blanc en deux ou trois dimensions, mais les lunettes à obturateurs actifs sont moins confortables que des lunettes à fiitres séparateurs passifs. En dehors du poids et de l'encombrement qui tendent à se résoudre, le problème est lié au balayage de l'ensemble du champ visuel qui, s'il ne pose pas de problème dans une salie obscure de cinéma où seul l'écran est éclairé, devient problématique dès lors qu'il s'agit de regarder la télévision ou tout support audiovisuel dans une ambiance de lumière habituelle.
Dans les deux cas, la projection se fait avec un seul projecteur, La fréquence recherchée est par exemple de 144 Hz, avec une triple obturation pour chaque il et une vitesse de défilement de 24 images/seconde (24 X 3 = 72 Hz X 2 = 144 Hz pour les deux yeux), chaque œil bénéficiant alors d'une fréquence supérieure au seuil de fréquence critique du cinéma originel.
Le procédé selon l'invention peut donc être appliqué à une projection alternative par un seul projecteur à double polarisation sur un écran aluminé en utilisant des lunettes polarisées passives. En variante, il peut l'être à une projection alternative par un seul projecteur à double sélection sur un écran blanc en utilisant des lunettes de sélection passives. En variante encore, il peut être appliqué à une projection alternative sur un écran bianc en utilisant des lunettes actives à obturateurs synchronisés avec l'image distribuée pour chaque œil. Dans ces cas, le filtre retard met en œuvre de préférence un algorithme installé dans un serveur ou dans des lunettes capables de définir par calculateur ou par programmation les fiitres retard à apposer à chaque image ou partie d'image.
En ce qui concerne la diffusion d'émissions de télévision en relief, trois solutions sont connues à ce jour :
- la diffusion sur écran numérique avec dalle à polarisation active ou lunettes à obturateurs actifs. Dans ce cas, l'image filmée de façon parfaitement synchrone, est diffusée en alternance oeil gauche/ceii droit. Par exemple, ia fréquence de 50 Hz étant affectée à chaque il, les images sont généralement affichées sur un moniteur de 100 Hz ou plus. Mais la fatigue cérébrale, pour les mêmes films, est plus importante dans ce cas que dans celui d'une projection sur grand écran à l'aide de deux vidéoprojecteurs synchrones.
Des tentatives de télévision en relief ont été faites en diffusant à 60 Hz, soit 30 Hz pour chaque œil, donc en dessous du seuil de fréquence critique originel et ont été abandonnées dès que sont apparues des solutions permettant de respecter ce seuil. - ia diffusion en « home cinéma » peut se faire soit en double projection avec des lunettes passives, soit en mono projection avec des lunettes à obturateurs actifs, ou bien encore, avec un obturateur actif ajouté ou intégré au projecteur, l'observation se faisant à l'aide de lunettes passives. Mais dans les deux derniers cas, et en général dès qu'il s'agit de diffusion alternative, celle-ci ne prend pas suffisamment en compte le confort cérébral du spectateur.
- la diffusion, ou l'affichage, peut se faire sur des écrans auto stéréoscopiques lenticulaires de type Aiioscopy ou à barrières de parallaxe ou encore mixant ces deux techniques. Dans ce cas, les deux ou n images étant généralement affichées simultanément, il n'y a pas de gêne occasionnée par la non simultanéité des images. Mais cette technique n'est réservée qu'à des applications spécifiques. On peut remédier à ces inconvénients en appliquant le procédé selon l'invention à un affichage numérique alternatif sur un écran électronique par sélection d'images, de trames, de lignes, de colonnes, de pixels ou de sub-pixels pour chaque œil, en utilisant des lunettes actives, un algorithme intégré au flux d'images étant installé dans un serveur, un écran, un décodeur ou des lunettes, de préférence au plus près du spectateur. En variante, il s'applique également à un affichage numérique alternatif sur un écran électronique par sélection d'images, de trames, de lignes, de colonnes, de pixels ou de sous pixels pour chaque œil, en utilisant des lunettes passives, un algorithme intégré au flux d'images étant installé dans un serveur, un écran, un décodeur de préférence au plus près du spectateur.
D'autres résultats et avantages du procédé selon l'invention apparaîtront à la lecture suivante des descriptions de modes de réalisations, en référence aux dessins sur lesquels : - la figure 1 schématise, de façon connue, une prise de vue synchrone à une fréquence de 24 images par seconde, par exemple, et une projection synchrone des couples stéréoscopiques à 48 Hz,
- la figure 2 schématise, de façon connue, une prise de vue synchrone et une projection asynchrone à fréquence accélérée (triple flash),
- la figure 3 schématise, de façon connue, une autre technique de prise de vue,
- la figure 4 schématise le procédé selon l'invention s'appliquant à une prise de vue synchrone et une projection asynchrone triple flash mais avec procédé retard,
- la figure 5 schématise deux variantes de filtres retard, l'un sur les lunettes du spectateur qu'elles soient passives ou actives, l'autre sous forme de filtre alternatif sur !e projecteur,
- la figure 6 schématise un procédé selon l'invention utilisant un filtre retard algorithmique installé dans un serveur de projection,
- la figure 7 schématise un procédé selon l'invention utilisant un filtre retard algorithmique installé dans le décodeur d'un récepteur de télévision,
- la figure 8 représente les signaux gauche et droit d'une projection triple flash où est appliqué un filtre retard algorithmique proportionnel sur l'œil gauche.
- la figure 9 représente l'effet d'un filtre retard sur un flux (ici le gauche) ajouté au temps moyen Ati de transmission au cerveau qui est, lut, commun aux deux flux. La figure 1 illustre la prise de vue synchrone par deux caméras d'un couple d'images stéréoscopiques L1 , R1 et leur projection double flash synchrone classique par deux projecteurs, qui n'affecte pas ie confort de vision du spectateur, mais nécessite un double dispositif de projection.
La figure 2 illustre une prise de vue classique synchrone d'images stéréoscopiques dont la restitution par un projecteur unique implique qu'elle soit alternative, donc asynchrone pour la perception cérébrale. Le schéma montre que même si la fréquence de restitution est augmentée (ici 3 fois celle de prise de vue), la vision des flux reste décalée temporellement pour le spectateur, eile est donc inconfortable si le seuil de fréquence critique temporelle alternative n'est pas atteint.
Une autre technique connue est illustrée figure 3, où, à partir d'une prise de vue asynchrone par une caméra en mouvement on restitue des images asynchrones (figure 3A) ou synchronisées artificiellement par application d'un filtre neutre sur une série d'images (figure 3B). Mais il est bien entendu, que ce procédé, y compris avec une image recalée temporeliement (3B), est difficile à conjuguer pour le cerveau dans la mesure où les images gauches et droites ne sont pas synchronisées lors de la prise de vue et les éléments qui la compose sont dissemblables en fonction des mouvements du sujet ou de la caméra.
Le procédé selon l'invention est schématisé sur la figure 4. On effectue une prise de vue simultanée de deux flux L et R reconstituant un couple stéréoscopique par deux caméras synchronisées {colonne gauche). Leur restitution alternée, de préférence à une fréquence supérieure à celle de la prise de vue (ici trois fois) conduirait à la vision de deux flux décalés pour le spectateur (colonne du milieu). L'application d'un retard Δΐ à la première image L1 déplace temporeliement l'image virtuelle L'1 en la synchronisant en L"1 avec la première image R1 du flux R (colonne de droite). Le même retard est appliqué à l'ensemble des images L pour les faire coïncider avec l'ensemble des images R reformant ainsi le couple stéréoscopique initialement synchrone.
L'invention vise à réduire la fatigue et/ou Γ inconfort visuels occasionnés par la non simultanéité des images en plaçant physiquement ou virtueilement un filtre retard sur le flux (gauche ou droit), qui est affiché en premier par le dispositif de vision. Un filtre retard opère un décalage du temps de transmission et de traitement par le cerveau entre Ses deux flux. Ce filtre retard est relatif aux niveaux d'éclairement du sujet et à la quantité de lumière reçue par les capteurs de la caméra. Ce qui est important c'est qu'un flux soit transmis et lu plus rapidement ou plus lentement que l'autre afin de réduire l'avance de l'un (filtre retard) ou le retard de l'autre (filtre accélérateur). Il est plus simple de ralentir un flux en abaissant la quantité de lumière qui lui est propre que de l'accélérer. Cependant, on admettra qu'un filtre retard est la résultante d'opérations combinées sur les deux flux dont le résultat est la création d'une illusion de simultanéité lors du traitement cérébral. Un filtre négatif, neutre ou de sélection de longueurs d'ondes peut-être appliqué à un flux pour en abaisser les valeurs (luminance, contraste, colorimétrie) et un traitement de renforcement des lumières, du contraste ou de certaines longueurs d'onde peut être appliqué à l'autre flux. C'est l'ensemble des opérations combinées sur les deux flux ou appliquées à un seul, (ce qui est la seule possibilité des filtres physiques) que l'on appellera filtre retard.
Ce retard peut être obtenu par l'utilisation d'un filtre physique ou virtuel, ou encore, être une combinaison de ces deux solutions. Ces filtres peuvent être neutres, de sorte à atténuer Îes différentes couleurs pour conserver la neutralité colorimétrique apparente d'un gris neutre plus ou moins dense pour le cerveau. Ils peuvent être colorés, c'est-à-dire agir sur une ou plusieurs longueurs d'ondes du spectre visible afin d'atténuer ou de supprimer cette ou ces longueurs d'ondes, en privilégiant l'absorption ou la transmission dans ces longueurs. Ils peuvent encore agir de façon progressive en fonction de la densité des images ou de ia saturation des couleurs. Dans le cas d'un retard oculaire basé sur la physiologie humaine, le filtre physique peut être placé, soit dans le faisceau de projection, soit sur les lunettes.
La propagation des flux pour deux images gauche et droite parfaitement étalonnées, implique que le décalage entre chaque image et entre chaque partie de l'image soit conservé. Autrement dit, même si les hautes lumières arrivent plus rapidement au cerveau que les basses lumières, le décalage reste le même pour chacune des valeurs de densités prises séparément.
La correction de ce décalage par une densité neutre uniforme a pour conséquence d'écraser les basses lumières et donc d'enlever de la modulation, c'est à dire de l'information, dans les zones sombres et grises en « écrasant les noirs ». U filtre neutre appliqué à l'ensemble de l'image, uniformément, risque donc d'entraîner une certaine perte de lisibilité des images dans les basses lumières.
De préférence on applique un filtrage proportionnel aux différentes valeurs de luminance de l'image. Dans ce cas cependant la vitesse de transmission est plus ralentie pour un blanc que pour un gris, par contre, la modulation dans les gris denses est avantageusement conservée.
De préférence encore, on peut recourir à un filtre virtuel. L'application de ces densités neutres et/ou colorées peut mettre en œuvre des algorithmes inclus dans les serveurs de la chaîne de post-production ou de diffusion, sub-pixel par sub-pixel ou pixel par pixel grâce à des algorithmes appliqués sur l'image première et sur celles qui lui succèdent. Un filtre numérique basé sur un algorithme peut être placé dans tous les outils de la chaîne de post-production ou de projection. De préférence, ce filtre virtuel est placé dans le serveur ou le projecteur pour la projection ou encore dans le décodeur ou l'écran pour la télévision. L'intervention au plus près de la diffusion permet de conserver les fichiers d'images natifs sans altération, afin de pouvoir les utiliser indifféremment pour des systèmes de projection ou de diffusion simultanés ou alternatifs mais également de conserver la parfaite synchronisation des flux et donc de l'effet du correcteur. Les logiciels et algorithmes de transformation des images sont alors inclus de préférence dans le serveur directement lié au dispositif de projection ou de diffusion.
A titre d'exemple, l'installation pour ia mise en œuvre du procédé selon l'invention comprend un serveur, double ou multi flux servant à l'affichage d'une paire ou de n paires d'images stéréoscopiques destinées à l'œil gauche ou à l'œil droit de façon alternées.
Le logiciel intégré est capable de repérer automatiquement la première image projetée d'un couple stéréoscopique même si l'information est connue ou programmable. Il applique ensuite le filtrage sur toutes les images du flux (gauche ou droit) concerné.
Au moins trois variantes de fonctionnement sont possibles.
Dans le premier cas, comme dans celui d'un filtre matériel uniforme, il est appliqué de manière globale à l'ensemble des images correspondant à la première image projetée du premier couple stéréoscopique. il fonctionne donc de la même façon qu'un filtre uniforme de densité neutre installé sur le verre correspondant à l'œil de la première image ou dans le faisceau de projection.
Le filtre peut également être coloré ou être mixte comme le serait par exemple la combinaison d'une densité neutre avec une (des) bande(s) dans une (des) valeur(s) du spectre visible.
Dans un second cas, qui peut être plus intéressant, il est progressif afin de conserver la modulation dans les basses lumières. H peut être appliqué à différents moments de la chaîne depuis la prise de vues jusqu'à la postproduction soit de façon durcie soit de façon momentanée afin d'obtenir, au moins momentanément, une lecture confortable.
On peut aussi utiliser des lunettes à obturateurs actifs équipées d'un système d'analyse permettant leur calage automatique sur la première image et l'affectation d'un algorithme de ralentissement dans les lunettes elles-mêmes. Enfin dans le troisième cas, il peut agir sur les deux flux comme un étalonnage relatif et ceci plus particulièrement quand il est préférable d'élever le niveau maximum d'éclairement du second flux afin de conserver des informations dans les basses lumières du premier. Le filtre retard est basé sur la différence d'étalonnage d'un flux par rapport à l'autre et, pour que le confort cérébral soit maximum, il est nécessaire d'étalonner les deux flux afin que leur temps de transmission semble simultané pour le cerveau. Le filtre retard est donc également un filtre d'accélération qui opère dès lors que l'on augmente les hautes lumières d'une des deux images du couple stéréoscopique pour conserver sur le flux qu'il faut ralentir le maximum de détails dans les basses lumières.
La figure 5 illustre l'application d'un filtre physique à effet retard lors d'une projection alternative avec un seul projecteur (10). Dans le cas de la figure 5A, le mono projecteur projette sur un écran (11), ici de rétro projection, les deux flux L et R alternativement. Les lunettes passives s'il s'agit d'une polarisation ou actives (12) sont équipées d'un filtre (13) correspondant à une densité neutre jouant le rôle de filtre retardateur physique. Dans le cas de la figure 5B, un filtre rotatif (14) disposé dans le faisceau de projection vient appliquer le filtre retard sur le flux L qui devient L' et libère la projection pour laisser passer le flux R sans modification. I! joue le même rôle que le filtre disposé sur les lunettes de la figure 5A.
La figure 6 illustre l'application d'un filtre virtuel algorithmique placé dans un serveur (15) relié à un mono projecteur (10) qui projette alternativement un flux L' sur lequel est appliqué un filtre retard pour venir coïncider au niveau cérébral avec la perception du flux R par le spectateur muni de lunettes actives ou passives (16).
La figure 7 illustre l'application du procédé selon l'invention à un affichage numérique alternatif sur un écran électronique (17) relié à un décodeur (18) contenant un algorithme intégré. Les lunettes seront actives ou passives selon le type d'écran et de sélection.
La figure 8 montre l'effet d'un traitement proportionnel aux valeurs de luminances appliquant un filtre retard plus important sur les hautes lumières que sur les basses lumières, visible en pointillés, mais présentant l'intérêt de ne pas écraser les basses lumières, ce qui serait le cas avec un filtre uniforme. La figure 9 montre l'effet d'un filtre algorithmique appliqué sur un flux L qui de ce fait est nommé LV Le premier graphique montre les successions temporelles du flux L en triple flash.
Le second graphique montre les successions temporelles du flux R en triple flash. Le troisième graphique montre la combinaison des deux flux.
Le quatrième graphique montre une modification du flux L devenu L' sous l'effet de l'algorithme retard appliqué ici sur un seul flux.
Le cinquième graphique montre :
- premièrement le décalage de perception par le cerveau des flux L et R retardés ici de Δίι relativement à la perception rétinienne,
- secondairement le retard obtenu par le filtre qui amène le flux L' à être coïncident avec le flux R en L" pour le cerveau, On observe sur ce cinquième graphique les temps de transmission au cerveau. L'écart de luminance ou d'étalonnage des deux flux assure le rôle de filtre avec effet retard quand on abaisse le niveau d'un flux et avance quand on augmente celui de l'autre flux. Suivant les plans d'un film, le filtre retardera plus ou moins chaque valeur selon son contraste et son niveau de blanc. L'invention implique par conséquent un étalonnage approprié permettant de jouer de façon complémentaire sur les basses et hautes lumières. Mais il est important de noter qu'un filtre retard est plus simplement maîtrisable qu'un filtre avance jouant sur les hautes lumières pour des raisons évidentes d'étalonnage des outils de diffusion et de leurs limitations en luminance.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de correction et de restitution pour l'affichage, la projection, ou la diffusion alternatifs d'images stéréoscopiques fabriquées simultanément ou quasi simultanément, procédé améliorant le confort du traitement cérébral de ces images, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape de fabrication d'images stéréoscopiques d'au moins deux flux distincts d'images L et R, présentant chacun une première image L1 , correspondant par exemple à l'œil gauche, et une première image R1 correspondant par exemple à l'œil droit, avec une fréquence F1 ,
- puis une étape d'affichage alterné des flux avec une fréquence F2 supérieure ou égale à F1 résultant de l'affichage multiple de chacune des images L et R, en appliquant un filtre provoquant un effet de retard à la première image L1 affichée par rapport à la première image R1 , de manière à faire coïncider le traitement cérébral de cette première image L1 avec celle de R1 et en appliquant le même procédé à l'ensemble des images stéréoscopiques du flux L.
2) Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la fréquence d'affichage alternée F2 est un multiple de la fréquence F1 de la fabrication des images stéréoscopiques.
3) Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le retard est obtenu en appliquant un filtre uniforme à la première image L1 affichée et à ses suivantes.
4) Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'effet retard est obtenu en appliquant un filtre variant progressivement entre les différents affichages successifs de la première image L1 et variant progressivement avec ses suivantes, 5) Procédé seion les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'effet retard est appliqué à des éléments d'images, à tout ou partie de l'image, sub-pixel par subpixel, pixel par pixel, Signe par ligne, colonne par colonne, trame par trame ou image par image. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'effet retard prend en compte les variations spatiales, colorimétriques, en saturation et opacité, ou de densité de ces éléments d'images dans leur évolution temporelle. 7) Procédé selon la revendication 6 caractérisée en ce que l'effet retard est relatif aux valeurs différentielles de densités et de colorimétries des deux flux, et est appliqué de façon sélective à chacun des flux, des valeurs complémentaires permettant d'obtenir des effets de retard ou d'avance pour certaines couleurs et densités.
8) Procédé de correction et de restitution selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 appliqué à une projection alternative par un seul projecteur à double polarisation sur un écran aluminé en utilisant des lunettes polarisées passives. 9) Procédé de correction et de restitution selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 appliqué à une projection alternative par un seul projecteur à double sélection sur un écran blanc en utilisant des lunettes de sélection passives.
10) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 appliqué à une projection alternative sur un écran blanc, en utilisant des lunettes actives à obturateurs synchronisés avec l'image distribuée pour chaque œil.
1 ) Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le filtre retard met en oeuvre un algorithme installé dans un serveur ou dans des lunettes capables de définir par calculateur ou par programmation les filtres retard à apposer à chaque image ou partie d'image.
12) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 appliqué à un affichage numérique alternatif sur un écran électronique par sélection d'images, de trame, de lignes, de colonnes, de pixels ou de sub-pixels pour chaque œil, en utilisant des lunettes actives, un algorithme intégré aux flux d'images étant installé dans un serveur, l'écran, un décodeur ou des lunettes, et de préférence au plus près du spectateur. 3) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 appliqué à un affichage numérique alternatif sur un écran électronique par sélection d'images, de trame, de lignes, de colonnes, de pixels ou de sub-pixels pour chaque œil, en utilisant des lunettes passives, un algorithme intégré aux flux d'images étant installé dans un serveur, l'écran, ou un décodeur, et de préférence au plus près du spectateur.
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