Brevet FR2285037A1 — publié le 19760409

Depuis les premières expériences de BAIRD en 1928, de nombreuses solutions ont été proposées pour donner une impression de relief et de profondeur à une image de télévision; ces solutions sont, en général, inspirées des procédés utilisés pour le cinéma stéréoscopique. Parmi ces solutions, certaines sont basées sur l'utilisation de deux voies destinées à transmettre indépendamment les images correspondant à l'oeil droit et celles correspondant à l'oeil gauche. Ces solutions n'ont pratiquement pas pu outre retenues du fait d'in- convénients majeurs; en particulier, elles nécessitent, pour l'ob- servation des images, des Jumelles pourvues d'éléments optiques compliqués et coûteux et, pour la transmission, une bande passait. extrêmement large. D'autres solutions sont baséee sur l'utilisation d'une voie unique, ce qui diminue la largeur de la bande de fréquence néces- saire à la transmission des images. Ces solutions ont donné lieu à un certain nombre de réalisations parmi lesquelles il faut citer celle de MM.JUIILET et DELBORD (1948), dans laquelle est utilisée l'anamorphose des images, et celle de MM SCHMIDT et DEPUIS, cérithe des"anaglyphes. Suivant la solution proposée par MM. JUILLET et TRIBORD, on fait apparaître sur l'écran deux images juxtaposées, mais l'adionc- tion indispensable d'un dispositif optique cylindrique compensateur de ltanamorphosse électronique, à l'aide d'un miroir réglable en position, rend les conditions d'exploitation délicates et peu fiables. la seconde solution requiert un premier disque coloré entrainé mécaniquement en rotation devant le tube analyseur et us autre disque fonctionnant de manière identique devant le tube cathodique récepteur pour déterminer la succession des images de couleurs complémentaires, le spectateur portant alors, pour obtenir l'impression de relief, des lunettes bicolores à filtres chzemati- ques correspondant aux deux couleurs complémentaires, suivant le procédé bien connu des tanaglyphes". Âvec cette solution,une large bande de fréquences est oepen- dant encore indispensable pour la transmission des images. le plus, le dispositif mécanique d'entraînement des disques rend l'appareil extrêmement compliqué et, par suite le système peu fiable et cofteux. I1 existe également des dispositifs dans lesquels on utilise des réseaux de bandes parallèles, mais avec ces dispositifs les positions respectives de l'écran, du réseau et des yeux du spectateur sont rigoureusement déterminées et obligent ce dernier à se tenir parfaitement immobile. De plus, l'observation de 1' image n'est possible que pour un seul spectateur. Un système de ce genre est décrit dans le Brevet Français No 1.504.525 du 29 Juillet 1966. Les solutions indiquées ci-dessus ont toutes en commun un grave défaut , à savoir : la nécessité de l'emploi de dispositifs compliqués, à la réception en particulier, non standards et non compatibles avec les types de récepteurs de télévision actuellement sur le marchez Le but visé par la présente invention est de remédier à l'inconvénient précité qui limite les applications de la télévision en relief et, en particulier l'accès du grand public à ce genre de réception. La présente invention a pour objet un procédé de télévision stéréoscopique directement applicable aux différents types de récepteurs de télévision en couleur et compatible avec les normes d'émission et de réception des images en couleurs. La mise en oeuvre de ce procédé ne nécessite l'adjonction d'aucun organe mécanique d'entrainement et elle fait appel à la voie normale de transmission des signaux (hertzienne ou cablée) sans nécessiter une largeur de bande de fréquences supérieure à celle requise pour transmettre les émissions couleurs. D'autre part , il est toujours possible d'enregistrer une émission sur un magnétoscope prévu pour la couleur, sans modification de ce dernier. On sait que deux objectifs disposés l'un par rapport à l'autre à une distance correspondant à l'écart angulaire moyen entre les yeux donnent des images correspondant respectivement à l'oeil droit et à l'oeil gauche et dont l'observation simultanée produit l'impressien de relief. Le procédé suivant l'invention fait une application particulière de ce principe. Â l'émission sont utilisées les trois voies d'analyse des couleurs primaires rouge, vert, bleu des systèmes de télévision en couleurs, l'une de celles-ci pour la transmission d'images correspondant à l'oeil droit, les deux autres voies pour la transmission d'images correspondant à l'oeil gauche, de manière à obtenir deux images de couleurs complémentaires, qui seront physiquement séparées sur l'écran, comme il sera indiqué plus loin. A la réception, le spectateur observe les images sur l'écran du récepteur au moyen de lunettes comprenant pour chaque oeil un filtre chromatique correspondant à chacune des couleurs complémen- taires choisies, de manière à avoir une vision stéréoscopique de celles-ci comme dans le procédé des anaglyphes. On comprendra mieux les caractéristiques et avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins annexés, description et dessins étant donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif pour illustrer un mode de réalisation de l'invention. f;a figure 1 représente le schéma de principe d'une caméra de télévision conventionnelle prévue pour l'analyse des images en couleurs, avec son système de codage et d' émission des signaux. Ia figure 2 représente une caméra semblable à celle de la figure 1, modifiée conformément à l'invention pour permettre l'analyse stéréoscopique des images et à laquelle est adjoint un moyen permettant d'assurer la séparation physique des images. Ia figure 3 représente le schéma de principe d'une autre caméra, conçue spécialement selon llinvention pour permettre l'ana lyse stéréoscopique dis images. Conformément à l'invention, comme il a été indiqué plus haut, il est attribué respectivement à chacune des voies optiques correspondant à l'oeil droit et à l'oeil gauche une couleur et la couleur complémentaire de celle-ci, de telle sorte que le spectateur portant une paire de lunettes à filtres chromatiques correspondant aux deux couleurs complémentaires perçoit sur l'écran du récepteur une image en relief. Pour le choix dès couleurs possibles, en se réf érant au cercle chromatique,on peut procéder comme indiqué ci-après : rouge pour une voie, et cyan (vert + bleu) pour l'autre ou vert pour une voie et pourpre (rouge + bleu) pour 11 autre, ou bleu pour urie voie et jawmXe (rouge + vert ) pour l'autre. I1 est à noter que ces couleurs sont les couleurs primaires primaires normalisées en télévision, ce qui permet d'utiliser la channe conventionnelle de télévision couleurs sans modification des normes. Ainsi les trois couleurs primaires sont utilisées,et leurs composantes peuvent être transmises ou enregistrées comme pour une image couleur ordinaire, après codage, selon le procédé adopté quel qu'il soit, NTSC, PAL, SECAM, NIIR ou autre. Suivant la technique connue, l'analyse des images en couleurs est effectuée par une caméra dont la figure I représente le schéma de principe. Sur cette figure, les références 1, 2, 3 désignent respectivement les trois tubes analyseurs correspondant aux trois composantes primaires des images en couleur normalisées inclus dans le bloc B. Entre le bloc B et l'objectif 4 est disposé un bloc À incluant un système optique de sélection des couleurs primaires composé de deux mireirs dichroSques, 5 et 6, et de deux miroirs plans réfléchissants, 7 et 8. Ces éléments sont disposés de telle manière que le traJet optique entre l'objectif et la face photosensible du tube analyseur soit identique pour chaque composante primaire Bien entendu, il s'agit là d'un schéma de principe, et les caméras de télévision modernes utilisent des procédés de sélection des couleurs beaucoup plus élaborés, mais le principe de base reste toujours le mimez Les trois signaux correspondant aux composantes des trois couleurs primaires sont traités dans le bloc C comprenant un circuit de codage 9 commandé par un générateur de signaux de synchronisation 10. Le signal composite issu du circuit de codage 9 portant toutes les informations de chrominance et de luminance module l'onde porteuse dans un circuit d'interface 11 ; l'onde porteuse modulée est alors transmise par voie hertzienne, par câble, par guide optique ou par tout autre moyen de transmission et est prête à titre exploitée. Pour I'analyse'stéréoscopique des images, la caméra couleurs eonventionnelle représentée sur la figure 1 peut titre modifié comme indiqué sur la figure 2 où les éléments identiques à ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Le bloc B ne subit aucune modification, toutefois, du fait que pour une analyse stéréoscopique de l'image il est nécessaire de disposer de deux objectifs tels que 12 et 13, dont les axes longitudinaux sont espacés d'une distance de 60 à 70 mm. environ, ou même plus si l'on désire exagérer l'effet de relief, le système oprique du bloc À de la caméra est modifié en conséquence. L'objectif 12 est en liaison avec la photocathode du tube analyseur 1 correspondant à une couleur primaire (rouge, dans l'exemple représenté), par l'intermédiaire d'une pluralité de miroirs réfléchissants 16, 17, 18, 19, disposés de manière à déter miner une longueur du trajet du faisceau lumineux identique à la longueur du faisceau lumineux issu de l'objectif 13. Ce dernier faisceau est transmis aux photocathodes des deux autres tubes ana lyseurs , 2 et 3, correspondant aux couleurs primaires vert et bleu dans cet exemple, par l'intermédiaire de miroirs semi-trans parent 14 et réfléchissant 15, de façon que la longueur des trajets des faisceaux soit identique pour les deux objectifs. Bien entendu, il s'agit là encore d'un schéma de principe et tout autre système optique produisant les mêmes résultats pourrait être utilisé. C'est ainsi que, par exemple, le système optique peut être très simplifié dans une caméra spécialement conçue pour l'analyse stéréoscopique des images. Dans ce cas, cemme il est représenté schématiquement sur la figure 3, l'identité de longueur des trajets des différents faisceaux lumineux est obtenue en modifiant la position relative des trois tubes analyseurs 1, 2, 3, en particulier la position du tube analyseur 1 (correspondant à la couleur primaire rouge, dans cet exemple). Le système optique se réduit alors à un miroir semi-transparent 14 et à un miroir réflé chissant 15. Dans le cas d'une prise de vues couleurs, les trois compesan- tes rouge, bleu, vert , sont appliquées directement au circuit de codage inclus dans le bloc C, comme il a été indiqué précédemment au cours de la description consacrée à la figure 1. \ Dans le cas d'une prise de vuesstéréoscopiqueg pour déterminer la séparation physique des images sur l'écran du récepteur, il convient de prévoir, entre la caméra et le circuit de codage ,un moyen de découpage permettant,par exemple,la transmission sur une voie des trames paires correspondant à une image couleur, et sur les deux autres voies la transmission des trames impaires correspondant à l'image aux couleurs complémentaires, ou inversement. A cet effet, dans le bloc D (fig.2), en amont du dispositif de codage est inclus un tel moyen de découpage. I1 comprend un commutateur inverseur 20 commandé par le circuit générateur de signaux de synchronisation 10, un élément 21 assurant le blocage de la voie rouge et des éléments 22 et 23 assurant respectivement celui des voies vert et bleu. Suivant l'invention, à la réception, l'écran de visualisation peut etre observé par une ou plusieurs personnes puisque la position de l'observateur par rapport à l'écran n'est absolument pas critique : dans ces conditions,les spectateurs munis de lunettes chromatiques correspondant à la couleur primaire utilisée et à sa complémentaire peuvent s'éloigner de l'axe de l'écran sans que l'impression de relief disparaisse. I1 a été envisagé, dans ce qui précède, que la séparation des images oeil droit-oeil gauche pouvait être déterminée par la transmission successive des trames paires et des trames impaires. I1 est bien entendu que tout autre rythme de découpage peut dtre utilisé pour obtenir le même résultat. Par exemple, au lieu d'adopter le découpage par trame, on peut effectuer un découpage par image ou encore un découpage combiné trame/image. Dans le mode de réalisation donné en exemple, il a été supposé que les trois voies couleurs de la caméra étaient utilisées, rouge d'une part, bleu et vert en combinaison d'autre part. À la manière du procédé des anaglyphes qui n'exige pas spécifiquement l'emploi de couleurs rigoureusement complémentaires, on pourrait aussi bien n'utiliser que deux voies de couleurs, par exemple bleu et vert, la voie rouge étant bloquée définitivement, comme si l'image transmise ne comprenait aucune composante rouge. Bien entendu, au lieu d'utiliser les voies bleu et vert, on pourrait utiliser de façon identique les voies bleu et rouge ou les voies rouge et vert, à la seule condition que, à la réception, le spectateur soit muni de lunettes pourvues de filtres correspondants. I1 serait possible, dans ces conditions, de réaliser une caméra de prise de vues stéréoscopiques simplifiée comprenant deux voie n couleurs au lieu de trois et un moyen de découpage n'agissant que sur ces deux voies. D'autre part, il est à noter qu'il est également possible d'utiliser le procédé suivant l'invention en supprimant le moyen de découpage trame par trame ou image par image, par exemple lorsque les images sont composées de dessins ou de traits dont la surface de recouvrement est très faible par rapport à la surface totale du dessin, ce qui est le cas dans un dessin a ç rait ou des figures géométriques. Cette solution simplifiée peut être appliquée notamment pour des cours de géométrie dans l'espace. REVEND I C A T IONS 1. Erocédé de télévision stéréoscopique compatible avec les systèmes connus de télévision en couleurs, caractérisé par l'emploi d'une des voies couleurs primaires du système pour la transmission de-l'image cerrespondant à un oeil et au moins une des deux autres voies pour la transmission de l'image correspondant à l'autre oeil, et par l'emploi par le spectateur placé devant l'écran d'un récepteur de télévision couleurs conventiomel, de lunettes à filtres correspondant aux couleurs utilisées, les deux images pouvant éventuellement être physiquement séparées sur l'écran par un découpage approprié. 2. Moyens d'analyse des images permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisés en ce outils comprennent, disposés dans une caméra de télévision couleurs incluant trois tubes analyseurs, deux objectifs pour la prise de vues stéréoscopiques, le premier des dits objectifs étant en liaison optique aY.c l'un des tubes analyseurs pour la formation d'une des images, le second des dits objectifs étant en liaison optique avec les deux autres tubes analyseurs pour la formation de l'autre image,et des moyens de transmission optique entre chacun des dits objectifs et des dits tubes analyseurs de telle sorte que les trajets optiques des faisceaux aient des longueurs ideg tiques 3. mayens d'analyse des images permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'ils comprennent, disposés dans une caméra de télévision couleurs incluant deux tubes analyseurs, deux objectifs pour la prise de vues stéréoscopiques, le premier des dits objectifs étant en liaison optique avec l'un des dits tubes analyseurs pour la formation d'une des images, le second objectif étant en liaison optique avec l'autre tube analyseur pour la formation de l'autre image, et des moyens de transmission optique entre chacun des dits objectifs et des dits tubes analyseurs de telle sorte que les trajets optiques des faisceaux aient des longueurs identiques. 4. Moyen de mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'un commutateur-inverseur commandé par les circuits de base de temps est inséré entre la caméra et le dispositif de codage, de manière à assurer la transmission successive des signaux destinés respectivement à chacune des voies optiques suivant une cadence appropriée.et fonction du balayage vertical.