Brevet FR2538570A1 — publié le 19840629

ENSEMBLE ANAGLYPHE On connait depuis fort longtemps le principe des anaglyphes qui assure la perception du relief binoculaire à partir d'images et de filtres en couleurs complémentaires. L'image qui doit être observée par l'un des yeux est réalisée dans une couleur l'image qui doit être observée par l'autre oeil est réalisée dans la couleur complémentaire. Les images sont observées au moyen de lunettes bicolores selon la même combinaison de couleurs mais inversée. L'oeil droit regarde à travers le filtre coloré dont la couleur est celle de l'image destinée à l'oeil gauche. De cette manière, il ne distingue pas cette image qui lui apparait comme si elle était en blanc sur blanc. Par contre, il distingue l'image en couleur complémentaire qui lui est destinée et qui lui apparaît en noir, de même inversement, pour l'autre oeil. La complémentarité des couleurs doit se comprendre comme supposant que le spectre visible est divisé en trois parties correspondant au fait que les cellules rétiniennes réagiraient différemment à chacune de ces trois parties, à savoir le bleu-violet, le vert-jaune et le rouge orangé. Telle est la théorie classique de la trichromie visuelle. Deux sortes de synthèse sont alors possible - par addition, le bleu-violet et le vert jaune donnent le cyan; le vert-jaune et le rouge-orangé donnent le jaune; le bleu-violet et le rouge-orangé donnent le magenta (également appelé "Pourpre"). Le bleu-violet, le vert-jaune et le rouge-orangé donnent ensemble du blanc. Ce sont les primaires additives. - par soustraction, c1est-à-dire par absorption au moyen de filtres ou de pigments colorés. Le jaune absorbe le bleu violet; le cyan absorbe le rouge-orangé; le magenta absorbe le vert-jaune. Le jaune, le cyan et le magenta donnent ensemble du noir et sont appelées "primaires soustractives". Les "complémentaires' sont les couleurs qui donnent additivement du blanc et soustractivement du noir : - rouge-orangé et cyan - vert-jaune et magenta - bleu-violet et jaune : blanc additivement et noir soustractivement. Ces trois combinaisons sont celles qui sont traditionnellement connues à ce jour tant pour les images que pour les lunettes (avec inversion). En théorie le résultat est une vision en relief dont les couleurs ont disparu au profit de modèles en"noir et blanc". En pratique, 1 'image qui apparaît est monochrome dans les gris-brun tres avec la combinaison rouge-9rangé et cyan ou dans les gris-verdâtres avec la combinaison vert-jaune et magenta. La combinaison bleu-violet et jaune est pratiquement inutilisable en raison de la trop grande dissymétrie entre l'intensité de la perception du jaune (très grande) et celle du bleu-violet (très faible) En outre, l'observation dans ces conditions est fatigante, du fait même de la complémentarité des couleurs utilisées, se traduisant pour chacun des yeux par un stimulus coloré exclusif de celui de l'autre oeil produisant des oscillations perceptives désagréables et faisant fonctionner le cerveau dans des conditions anormales. Ces inconvénients sont encore accentués du fait que, dans la pratique, les combinaisons usuelles de couleurs sont rouge/bleu et rouge/vert, au lieu de rouge/cyan et magenta/ vert, ce qui a pour effet de rendre la tonalité monochrome soit plus froide soit plus glauque et d'augmenter encore la fatigue visuelle en renforçant la dissymétrie antinomique des stimuli imposés à chacun des yeux. En outre, on cherche une séparation absolue en excluant complétement, pour chaque oeil, la couleur destinée à 1 'autre. c évite alors soigneusement les couleurs qui voisinent dans le spectre (notamment celles de la zone médiane) en adoptant celles qui se trouvent aux extrémités et sont, de ce fait séparées. Or, la quantité de lumière en fonction de la longueur d'onde du rayonnement visible se répartit inégalement dans le-spectre. Elle est minimum aux extrêmes et maximum dans la zone médiane. Cela signifie que conformément à l'état de la technique, on élimine communément les couleurs qui donneraient des images claires pour adopter celles qui procurent des images sombres. Il s'ensuit trois inconvénients majeurs - abaissement du niveau lumineux, préjudiciable à la visibilité notamment pour la perception des contrastes; - production d'une tonalité dominante désagréable, soit froide soit glauque; - disparité trop accentuée entre les stimuli chromatiques, engendrant une fatigue rapidement pénible. Avec les combinaisons de couleurs correctes ressortissant à la trichromie classique, ce dernier inconvénient est même aggravé, la disparité chromatique augmentant. Par ailleurs, l'imperfection de la technique connue conduit à adopter pour l'impression des images une encre cyan la plus pâle possible. On cherche par l (sans d'ailleurs jamais y parvenir complètement > àatténuer un effet d'image "fantôme", dû au fait que les encres cyan présentent toujours le défaut de transmetttre un peu de rouge, en sorte que cette composante rouge est vue par l'oeil observant à travers le filtre cyan. Il s'en suit une atténuation du relief, contraire au but recherché et une gêne pour l'observateur. Les inconvénients rappelés ci dessus proviennent essentiellement du fait que la théorie classique de la trichromie est prise traditionnellement pour fondement du procédé des anaglyphes. L'invention sera mieux comprise par la description ciaprès faite en référence au dessin annexé., Bien entendu, la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Sur le dessin La figure l montre la courbe de l'efficacité visuelle de la lumière en fonction de la longueur d'onde. La figure 2 montre les courbes classiques des coordonnées tri chromatiques La figure 3 montre les courbes du coefficient d'absorp- tion des trois sortes de cônes récepteurs de la rétine en fonction de la longueur d'onde La figure 4 établit les courbes de réelle efficacité visuelle pour chaque sorte de cônes récepteurs de la rétine en fonction de la longueur d'onde. La figure 5 montre les courbes spectrales théoriques de filtres cyan (à gauche) et rouge (3 droite) conformes à la théorie de la trichromie classique La figure 6 montre les courbes spectrales réelles du type de couple de filtres actuellement le plus répandu La figure 7 montre les courbes spectrales théoriques de filtres vert (9 gauche) et magenta (à droite). La figure 8 montre les courbes spectrales réelles d'un type de couple de filtres également assez répandu. Ls figures 9 à84 montrent les courbes spectrales théoriques d'exemples de couples de filtres selon l'invention. On voit -sur la figure 1 que l'efficacité visuelle Ev d'une lumière monochromatique de longueur d'onde A varie entre un minimum nul pour 400 nanomètres et un autre minimum nul pour 700 nm, avec un maximum pour 565 nm environ. En abcisses les longueurs d'onde, en ordonnées les efficacités visuelles notées de O à 1. L'oeil humain est donc beaucoup plus sensible dans le milieu du spectre visible que vers les extrémités. Sur la figure 2, les longueurs d'onde sont portées en abcisses et en ordonn#ées sont portées les quantités relatives des lumières primaires de longueurs d'onde 460, 530 et 650nm permettant, selon la théorie de la trichromie classique, d'obtenir par addition de la lumière blanche et de reproduire un grand nombre de couleurs par des mélanges de ces trois primaires additives. On voit que le spectre visible est partagé, selon les longueurs d'onde, en trois régions sensiblement égales de 400 à 494 nm, 494 à 582,5 et 582,5 à 700 nm. Soit, approximativement de 400 à 500, de 500 à 600 et de 600 à 700, régions notées I, Il, III. Selon la théorie classique de la trichromie, on considère que la région I constitue la complémentaire de l'ensemble des régions Il et III, que la région Il constitue la complémentaire de l'ensemble des régions I et III et que la région III constitue la complémentaire de l'ensemble des régions I et 11. La région I est appelée bleu-violet (ou souvent "bleu" par abréviation). La région il constitue le vertjaune (souvent appelé "vert"). La région III constitue le rouge. L'ensemble des régions Il et III constitue le jaune. L'ensemble des régions I et III constitue le magenta (appelé aussi pourpre primaire). L'ensemble des régions I et Il constitue le cyan (ou bleu-vert). Les images anaglyphiques et les lunettes anaglyphiques sont agencées par couples conformes traditionnelement à cette théorie de la complémentarité trichromatique. Si l'on met à part le couple bleu-violet/jaune, impraticable du fait de la trop grande disproportion des efficacités visuelles du jaune (très grande) et du bleu-violet (très faible), ainsi qu'il est évident en se reportant à la figure 1, les seuls couples dont lton dispose sont cyan/rouge et vert/magenta. La théorie classique de la complémentarité trichromati- que offre donc, pour l'obtention du relief par anaglyphes, un moyen éprouvé mais fort limité et engendrant divers inconvénients qui ont déjà été évoqués. Or, cette trichromie classique, seule mise en pratique jusqu'alors pour constituer des couples anaglyphiaues complémentaires, n'est pas la seule possible. Il convient de remarquer que les fondements physiologiques de la trichromie ne font nullement ressortir un partage du spectre visible en trois régions d'égale importance. La figure 3 montre les variations du coefficient d'absorption a , en fonction de la longueur d'onde À, des pigments propres à chacun des trois types de cônes constituant la fovéa de la rétine. On voit que la courbe d'absorption des cônes de pigment a est localisée dans le premier tiers du spectre visible, mais que les deux autres courbes relatives aux cônes de pigment b et aux cônes de pigment c se chevauchent très largeme#nt et ne peuvent être localisées respectivement dans les régions de 500 à 600 et de 600 à 700 nanomètres. Ce résultat devient encore plus topique si l'on détermine, comme il est proposé de le faire ici (voir figure 4), les courbes de réelle efficacité visuelle pour chaque sorte de cône récepteur en fonction de la longueur d'onde. Ces courbes sont ici établies en multipliantchacune des ordonnées des courbes de la figure 3 par le coefficient Ev d'efficacité visuelle (voir figure 1) correspondant à la longueur d'onde considérée. On obtient trois courbes A, B, C. On voit que le sommet de la courbe A se rapproche beaucoup des sommets des courbes B et-C. Les trois sommets sont respectivement à 525, 543 et 575 nm, c'est-à-dire tous les trois dans le tiers central du spectre visible.Les trois courbes, cette fois se chevauchent largement La courbe correspondant au type a montre que la sensibilité au bleu des cônes de ce type est beaucoup plus faible que les sensibilités des cônes des types b et c, auxquels on ne saurait d'ailleurs attribuer des couleurs aisément nommables. La figure 4 montre donc qu'il existe bien une trivariance spectrale des récepteurs de la rétine, mais que cette trivariance n'impose nullement le partage du spectre visible en trois parties d'égale importance pour déterminer des couples de couleurs propres à assurer la vision du relief au moyen d'anaglyphes. La figure 5 montre les courbes spectrales théoriques d'un couple de filtres cyan (à gauche) et rouge orangé (à droite). En abcisses, sont portées les longueurs d'onde en nanomètres. En ordonnées, sont portées les valeurs du coef ficient T de transmission de chaque filtre optique en fonction de la longueur d'onde. Le filtre cyan théorique transmet intégralement la lumière de 400 à 600 nm et l'absorbe complètement de 600 à 700 nm. Le filtre rouge orangé théorie que transmet intégralement de 600 à 700 nm et absorbe complètement de 400 à 600 nm. Les deux filtres sont donc complémentaires au sens de la trichromie classique et propres à constituer des lunettes anaglyphiques. Dans la pratique, les couples de ce type de filtres les plus répandus présentent des courbes spectrales réelles dont un exemple est représenté sur la figure 6.Le cyan est en- fait un bleu s'étendant peu vers le vert. Le rouge -est correct. Le résultat est une vision du relief dans un ton monochrome brunâtre et froid. Un contour des lunettes a été figuré sur la figure 6. La figure 7 montre les courbes spectrales théoriques correspondant au couple classique vert/magenta. Dans la pra- tique (voir figure 8) les filtres sont en réalité vert et rouge. Le résultat est une vision dans un ton monochrome glauque. Au contraire, selon 1 'invention, l'ensemble anaglyphe comprenant d'une part un couple d'images anaglyphiques, c est à-dire respectivement gauche et droite, en deux couleurs et, d'autre part, des lunettes anaglyphiques dont les oculaire#s, respectivement droite et gauche, constituent un couple de filtres optiques de deux couleurs appropriées à celles desimages, est caractérisé en ce que l'une au moins des couleurs de l'un au moins desdits couples, tout en pouvant assurer une fonction suffisante de séparation des images gauche et droite, comporte- une composante appartenant à unelétendue spectrale considérée en théorie classique de la trichromie comme non complémentaire de l'autre couleur. Ainsi en est-il, par exemple, du couple d'oculaires de lunettes anaglyphiques dont les courbes spectrales théoriques de transmission sont représentées sur la figure 9. L'oculaire de gauche transmet intégralement de 400 à 600 nm, comme le ferait un filtre cyan, mais comporte en outre une compo sante appartenant à l'étendue spectrale de 600 à 700 nm, région dans laquelle il transmet par exemple entre 20 et 30 2,/ de la lumière. Le filtre de droite est ici un filtre rouge classique. Le couple d'images anaglyphiques est ici imprimé avec des encres respectivement cyan (image de droite tel et rouge limage de gauche).La transmission partielle du filtre de l'oculaire gauche dans la région de 600 à 700nm est interdite en théorie de la trichromie classique, pour laquelle un chevauchement des deux filtres est impossible. Le résultat est cependant excellent, nettement meilleur qu avec un couple classique cyan/rouge. La vision du. relief est améliorée du fait que les encres cyan comportent tou jourslune composante rouge. Elle s'opère dans une tonalité chaude d'un beige agréable La figure 10 montre un couple dans lequel, cette fois, c'est le filtre de droite qui transmet intégralement de 600 à 700 nm comme un filtre rouge avec en outre une composante appartenant à l'étendue spectrale de 400 à 500 nm, où il transmet la lumière dans une proportion de 20 à 30. Le couple de la figure il combine les deux cas précédents. Cyan et un peu de rouge transmis/rouge et un peu de bleu= violet. D#ans le couple de la figure 129 le filtre rouge transmet aussi un peu (de l'ordre de 25%) dans l'intervale 400 à 600 nm, le filtre de gauche étant strictement cyan. Dans le couple de la figure 13g ce dernier filtre transmet aussi un peu dans 1l'intervalle 600 à 700 nm. Les figures 14 a54 représentent d'autres exemples de couples d'oculaires anaglyphiques selon l'invention. Leurs caractéristiques propres sont évidentes sur les figure#s où les transmissions de chacun des filtres sont clairement indiquées Les couples d'oculaires représentés sur les figures de 14 à 17 présentent res#pectivement des caractéristiques analogues à celles des couples précédents, sauf que le partage principal des régions spectrales se fait à 575 nm environ au lieu de 600 nm. Le filtre rouge est un peu plus orangé, teinté en outre de bleu-violet minoritairement pour certains couples (figures 16 et 17). Les couples représentés sur les figures de 18 à 24 relèvent d'un bichronatisme, la coupure se faisant principalement vers 550 nm et de préférence à 565 nm. Les figures 29 à 37 ont trait à des combinaisons où entrent des verts et des magentas. De 65 à 84, les figures représentent des combinaisons (impraticables jusqu'alors) où entrent des filtres jaunes. Grace à l'invention, les co-mbinaisons sont extrêrrement nombreuses et permettent une grande richesse d'effets dans les tonalités, et même l'obtention de la vision d'un certain nombre de couleurs. REVENDICATIONS l - Ensemble anaglyphe comprenant d'une part un couple d'images anaglyphiquesgauche et droite, en deux couleurs, et d'autre part des lunettes anaglyphiques dont les oculaires respectivement "droit" et "gauche" constituent un couple de filtres optiques de deux couleurs appropriées à celle des images, caractérisé en ce que l'une au moins des couleurs de l'un au moins desdits couples tout en pouvant assurer une fonction suffisante de séparation des images gauche et droite, comporte une composante appartenant à une étendue spectrale considérée en théorie classique de la trichromie comme non complémentaire de l'autre couleur. 2 - Ensemble anaglyphe selon la revendication 1, caractérisé en ce que les domaines spectraux sont séparés sans respecter les limites de la division du spectre visible en trois parties selon la théorie classique de la trichromie. 3 - Ensemble anaglyphe selon le revendication 1, caractérisé en ce que les domaines spectraux se recouvrent partiellement.