Brevet FR2569075A1 — publié le 19860214

B 4016 F 2569075 ATL/jl Aout 84 - 1 PROCEDE ET DISPOSITIF D'ENREGISTREMENT ET DE RESTITUTION EN RELIEF D'IMAGES VIDEO ANIMEES La présente invention concerne les techniques qui permettent d'enregistrer des images animées sous forme de signaux vidéo, de manière à les restituer ensuite, à partir des signaux enregistrés, sous forme d'images animées stéréoscopiques, que l'observateur voit en relief. La reproduction d'images animées en stéréos- copie est un problème auquel les chercheurs et inventeurs se sont déjà souvent attaqués. Comme solution, on a pro- posé notamment de superposer deux images cinématogra- phiques prises simultanément sous des angles différents correspondant à l'écartement des deux yeux et d'observer ces images superposées à travers des lunettes équipées de filtres correspondants. La vision est alors effecti- vement en trois dimensions, mais elle ne peut être que monochrome, ce qui constitue une limitation importante pour certaines applications; de plus, la nécessité que tous les observateurs soient munis de lunettes conçues spécia- lement est souvent prohibitive. La vision monochrome et le port de lunettes spéciales sont aussi de sérieux handi- caps des procédés qui créent des images similaires par balayage par faisceau d'électrons; en télévision comme en projection cinématrographique, il est nécessaire de séparer à la restitution, la partie de l'image destinée à l'mil gauche de celle destinée à l'mil droit. Plus récemment, on a proposé d'utiliser des lunettes à verres électrooptiques, commandés pour être, en opposition, alternativement opaques et transparents, pour observer des images visualisées en synchronisme, alternativement celles créées pour l'oeil droit et celles créées pour l'mil gauche. Les images peuvent alors être en couleurs, mais on n'élimine pas l'inconvénient d'avoir à faire porter des lunettes spéciales par les observateurs, du moins si l'on B 4016 F 2569075 ATL/jl Aout 84 2 entend obtenir un effet de relief. De plus cette technique implique l'utilisation du balayage vidéo en deux demi- trames, respectivement réservées aux images droTtes et aux images gauches, et comme elles sont alternativement occultées, ceci entraîne une diminution non négligeable de la résolution. La présente invention permet de s'affranchir des inconvénients des techniques antérieures, et plus parti- culièrement de ceux qui viennent d'être rappelés. Elle a pour objet un procédé nouveau et original qui conduit à une réalisation simple et attrayante, adaptée en parti- culier à des applications privilégiées dans le domaine des jeux d'arcade, mais aussi dans celui de la simulation de tir. Elle fait appel à cet effet aux particularités des vidéo-disques. On sait que dans le domaine propre des vidéo- disques, les images vidéo successives sont enregistrées, image par image, en cercles concentriques de rayons pro- gressivement variables. Par ailleurs, il est possible de synchroniser la lecture de deux vidéo-disques, en vitesse de rotation, avec une très grande précision. Le procédé objet de l'invention consiste essen- tiellement à enregistrer une scène animée, observée simultanément sous deux angles différents, sous forme de signaux vidéo sur deux vidéodisques, qui contiennent ainsi après enregistrement une séquence d'images gauches et une séquence d'images droites respectivement, et à restituer lesdites images en synchronisme par deux moni- teurs de visualisation correspondants, associés à des moyens de renvoi des images visualisées respectivement vers l'oeil gauche et vers l'mil droit d'un observateur. Un dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte un premier et un second lecteurs de viiéo-disques, respectivement pour la resti- tution d'une séquence d'images gauches et celle d'une B 4016 F 2569075 ATL/jl Aout 84 -3- séquence d'images droites, des moyens de synchronisation de la vitesse de rotation des deux disques correspondants dans lesdits lecteurs, des moyens pour commander le démar- rage simultané des deux lecteurs sur une même image des, deux séquences, deux moniteurs respectivement pour la visualisation des images restituées par les deux lecteurs, et des moyens associés de renvoi des images visualisées respectivement vers l'oeil gauche et vers l'oeil droit d'un observateur. L'invention s'applique d'une manière tout spé- cialement avantageuse, bien que non limitative, à la constitution d'images animées dans les jeux d'arcade. Dans ce contexte et dans les applications similaires, un mode de réalisation préféré du dispositif comporte en outre, des moyens d'incrustation, de type gauche et droite respec- tivement associés aux deux lecteurs, pour incruster dans les images gauches et droites restituées par les lecteurs, des symboles ou images synthétiques, constituées sépa- rément sous forme électronique. On entend par là que les signaux correspondant à ces symboles ou images, déter- minés préalablement pour définir une forme et une posi- tion, fixes ou mobiles, dans les images animées gauche et droite, sont combinés avec les signaux vidéo restitués par les lecteurs, de sorte que les symboles ou images synthétiques soient visualisés par les moniteurs en superposition ou mélange avec les images animées resti- tuées par les lecteurs correspondants. Pour certaines applications, notamment dans les jeux d'arcade, le dispositif selon l'invention peut avanta- geusement être conçu pour permettre de faire apparaître les images animées visualisées, en même temps, avec relief à un observateur principal, un joueur notamment, et sans relief à des spectateurs voisins. - D'autres avantages et d'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront dans le cours de la description qui suit. Celle-ci concerne deux modes de B 4016 F 2569075 ATL/jl Aout 84 _ 4 _ réalisation particuliers, choisis à titre d'exemples et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 constitue le schéma d'un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention, avec urf système de renvoi organisé autour d'un observateur unique; - la figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation, avec visualisation à la fois avec et sans relief. Comme l'illustre la figure 1, un dispositif selon l'invention comprend deux lecteurs de vidéo-disques 11 et 21, auxquels sont associés deux moniteurs 12 et 22, qui visualisent sur leurs écrans respectifs, les images vidéo restituées par les lecteurs correspondants, les vitesses de rotation des disques dans les deux lecteurs sont syn- chronisées pour rester en permanence identiques; cette synchronisation est assurée d'une manière en soi connue, les mécanismes internes du premier lecteur 11 commandant é2alement l'entraînement du dfiai, drnnR le -zneA l1ei. 21 (flèche 2). Les deux lecteurs 11 et 12 sont aussi pla- cés sous la commande d'un calculateur digital 1, qui contient toutes les données et instructions nécessaires au fonctionnement de l'ensemble du dispositif. Les disques qui sont introduits dans les lecteurs 11il et 21 contiennent l'enregistrement, sous forme de si- gnaux vidéo, de deux séquences d'images animées corres- pondant à la même scène observée en stéréoscopie. Au- trement dit, les prises de vues correspondantes ont été effectuées simultanément sur la même scène, au moyen de deux caméras vidéo, la scène étant vue sous deux angles différents par ces caméras. A titre d'exemple, les deux caméras sont -écartées d'un mètre environ, pour une scène prise à quelques dizaines de mètres de distance. Il résulte de ce qui précède que les images qui sont restituées par les lecteurs 11 et 21 et visualisées sur les écrans des moniteurs 12 et 22 sont des séquences B 4016 F 2569075 ATL/Jil2569075 Aout 84 d'images animées stéréoscopiques, correspondant respec- tivement à l'oeil gauche et l'oeil droit d'un même obser- vateur. Sur la figure 1, le lecteur 11 est supposé réser- vé au disque de la séquence d'images gauches, et le lecteur 12 au disque de la séquence d'images droites. Naturellement, les disques peuvent contenir plusieurs séquences de scènes successives différentes. La figure 1 illustre par une flèche 3 que les lecteurs sont commandés par le calculateur 1 de manière à démarrer simultanément sur une même image de leurs séquences respectives, ce qu'il est aisé de contrôler avec une grande précision s'agissant de vidéo-disques. On voit par ailleurs, que le même calculateur 1, équipé d'interfaces électroniques appropriées, assure le fonc- tionnement de deux dispositifs d'incrustation 13 et 23. Associés respectivement aux deux lecteurs, ces dispositifs permettent d'incruster, d'une manière en soi connue, dans les images restituées par les lecteurs, des symboles ou images synthétiques, représentant par exemple des objets ou cibles que l'observateur devrait viser, qu'il s'agisse notamment d'un joueur dans un appareil de jeux d'arcade ou d'un opérateur commandant un tir ou une séquence de tir dans un simulateur d'instruction au tir. Les informations caractérisant ces symboles ou images, aussi bien dans leur forme propre que dans leur position par rapport à la scène sur laquelle ils appa- raissent et dans leurs évolutions éventuelles, sont four- nies par le calculateur, qui les détermine à partir de règles et de données préalablement enregistrées, sui- vant une technique en elle-même classique. Toutefois, l'incrustation est effectuée de manière à faire elle- même apparaître ces symboles ou images avec un effet de relief. Pour cela, les informations, qui donnent les instructions d'incrustation, sont déterminées différem- ment par le calculateur peur les deux dispositifs d'in- crustation, associés respectivement au lecteur de ga;che et au lecteur de droite, de telle sorte que l'image in- B 4016 F 2569075 ATL/jl Aout 84 6 crustée par le premier corresponde au point de vue de l'image de gauche et que l'image incrustée par le second corresponde au point de vue de l'image de droit-. Autrement dit, les images incrustées sont restituées à gauche et à droite telles qu'elles seraient vues sous le même écart angulaire que les images restituées par les lec- teurs. Pour reconstituer l'effet de relief, les deux sé- quences d'images visibles sur les écrans simultanément sont regardées à travers respectivement les deux oculai- res d'une lunette 4. Deux systèmes de renvoi optique symétriques, constitués par des miroirs à réflexion totale, 14 et 15 d'une part, 24 et 25 d'autre part, trans- mettent les images gauches en provenance du lecteur 11 et du moniteur 12 vers l'oculaire gauche 5 de la lunette, et les images droites en provenance du lecteur 21 et du moni- teur 22 vers l'oculaire droite 6. L'utilisateur regardant à travers la lunette, dispose à portée de main, d'un clavier de commande, en général avec une manette, qui lui permettent de trans- mettre des instructions au calculateur. Dans l'application, par exemple, aux jeux d'arcade ou au simulateur d'instruc- tion au tir, et il peut ainsi commander un projectile simulé au moyen duquel il vise des cibles apparaissant sur la scène visualisée en stéréoscopie. On remarquera à ce sujet un perfectionnement important apporté par l'in- vention au dispositif de simulation de tir, qu'il soit à finalité ludique ou destiné à l'entraînement au manie- ment de systèmes d'armes: c'est la possibilité d'appré- cier ou de mesurer la distance d'objets situés dans un paysage naturel. Sur la figure 2, on a schématisé une variante de réalisation du dispositif, particulièrement appropriée pour un jeu d'arcade. On a représenté seulement les dis- positions qui diffèrent de ce qui a été illustré par la figure 1, au niveau de la visualisation et de l'observation B 4016 F 2569075 ATL/Jl Aout 84 - 7 - des séquences d'images animées restituées. On voit que les écrans des moniteurs 12 et 22 sont disposés oblique- ment, dans des directions divergentes, et que les miroirs 14 et 24 sont de type semi-réfl6chissant. De la sorte, les systèmes de renvoi optique transmettent les images respectives aux oculaires gauche et droit de la lunette 4 comme dans le cas précédent, mais en outre, les mêmes images sont visibles par des spectateurs environnants, les images gauches dans un angle à gauche de la lunette, les images droites sous un angle symétrique à droite de la lunette. L'usage de la lunette peut rester réservé à un "Joueur", qui est le seul à bénéficier de l'effet de relief. Naturellement, et comme on l'a déjà plusieurs fois souligné, l'invention n'est nullement limitée aux particularités des réalisations qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples. Elle en englobe toutes les variantes et tous les équivalents fonctionnels des moyens B 4016 F 2569075 ATL/jl Aout 84 8 - REVENDICATIONS 1. Procédé d'enregistrement et de restitution d'images vidéo animées, caractérisé en ce qu'il consis- te essentiellement à enregistrer une scène animée, observée simultanément sous deux angles différents, sous forme de signaux vidéo sur deux vidéodisques, qui contiennent ainsi après enregistrement une séquence d'images gauches et une séquence d'images droites respec- tivement, et à restituer lesdites images en synchronisme par deux moniteurs de visualisation correspondants, associés à des moyens de renvoi des images visualisées respectivement vers l'oeil gauche et vers l'oeil droit d'un observateur. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il compor- te un premier et un second lecteurs (11, 21) de vidéo- disques, respectivement pour la restitution d'une séquence d'images gauches et celle d'une séquence d'images droites, des moyens (2) de synchronisation de la vitesse de rotation des deux disques correspondants dans lesdits lecteurs (11, 21), des moyens (3) pour commander le démarrage simultané des deux lecteurs sur une même image des deux séquences, deux moniteurs (12, 22) respectivement pour la visuali- sation des images restituées par les deux lecteurs, et des moyens associés de renvoi des images visualisées respec- tivement vers l'mil gauche et vers l'oeil droit d'un obser- vateur. 3. Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'incrus- tation (13, 23) de type gauche et droite, respectivement associés aux deux lecteurs, pour incruster dans les images gauches et droites restituées par les lecteurs, des symbo- les ou images synthétiques, constituées séparément sous forme électronique. 4. Dispositif suivant la revendication 3, carac- B 4016 F 2569075 ATL/jl Aout 84 térisé en ce que lesdits symboles ou images synthétiques sont déterminés en type gauche et droit pour correspondre au point de vue gauche et droit, avec le même écart angu- laire que les images restituées par les lecteurs, respec-. tivement. 5. Dispositif suivant la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits moniteurs (12, 22) compor- tent des écrans de visualisation qui sont orientés obli- quement dans des directions divergentes, et en ce que les- dits moyens de renvoi comportent des miroirs semi-réflé- chissants symétriques laissant transmettre les images des moniteurs associés de part et d'autre d'une lunette (4) d'observation en relief à laquelle les images sont égale- ment transmises, respectivement vers les oculaires gauche et droit.