Brevet FR2887999A1 — publié le 20070105

Procédé et dispositif de visualisation autostéréoscopique avec adaptation de la distance de vision optimale Domaine technique La présente invention concerne un procédé de visualisation autostéréoscopique avec adaptation de la distance de vision optimale. Elle vise aussi un dispositif de visualisation autostéréoscopique mettant en oeuvre ce procédé. La présente invention concerne donc les écrans d'ordinateur ou de téléviseur tridimensionnels, destinés par exemple à la diffusion de messages publicitaires ou d'information du public ou à la visualisation de contenus informatifs ou de divertissement. Etat de la technique antérieure On sait aujourd'hui réaliser des dispositifs de visualisation autostéréoscopique sans lunettes. Ces dispositifs sont composés d'une part d'un écran bidimensionnel basé par exemple sur une technologie à cristaux liquides ou à plasmas, et d'autre part d'un écran de conversion 2D-3D disposé à faible distance de l'écran bidimensionnel. Cet écran de conversion peut par exemple consister soit en une barrière de parallaxe composée d'une alternance de fines bandes opaques et transparentes, soit en un réseau lenticulaire comprenant une couche de lentilles semi-cylindriques parallèles entre elles. L'écran de conversion permet une sélection angulaire des pixels de l'écran bidimensionnel, ce qui permet d'envoyer une information différente à l'oeil gauche et à l'oeil droit d'un spectateur d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique, lui donnant ainsi une impression de volume dans le cas où les pixels successifs de l'écran bidimensionnel de visualisation codent pour P points de vue d'une même scène légèrement décalés angulairement. La distance Dopt de vision optimale d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique dépend des caractéristiques géométriques et physiques des composants dudit dispositif autostéréoscopique. Plus la distance D entre un spectateur et le dispositif autostéréoscopique est différente de Dopt, plus l'image tridimensionnelle perçue par ce spectateur est floue et désagréable à regarder. Il serait donc intéressant de proposer un procédé permettant d'adapter la distance de vision optimale d'un dispositif autostéréoscopique. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet n US6876495B2 intitulée Structured light source . On expose dans cette référence un dispositif de visualisation autostéréoscopique comprenant en guise d'écran de conversion un réseau lenticulaire, et en guise d'écran matriciel de visualisation un écran basé par exemple sur une technologie à lo cristaux liquides. Pour modifier Dopt, on y propose de légèrement modifier la distance de séparation entre le réseau lenticulaire et l'écran matriciel. Un tel dispositif est aussi décrit dans la demande de brevet n US6752498B2 intitulée Adaptative autostereoscopic display system . Le dispositif de visualisation autostéréoscopique est différent de celui de la référence précédente, mais la solution présentée pour modifier Dopt consiste là aussi à déplacer divers éléments optiques composant le dispositif comme des appareils de projection, des lentilles, ou un miroir. Le but de la présente invention est de proposer un procédé d'adaptation de la distance de vision optimale Dopt d'un dispositif autostéréoscopique sans déplacement d'un des éléments constituant le dispositif autostéréoscopique. Exposé de l'invention Cet objectif est atteint avec un procédé de visualisation 25 autostéréoscopique comprenant: - un codage d'une image matricielle sur un écran de visualisation matriciel, ladite image matricielle intégrant un ensemble de P points de vue d'une même scène, ladite image matricielle étant composée de pixels image, un pixel image incluant un point de vue, P pixels image formant un pixel image 3D incluant P points de vue, ledit écran de visualisation comprenant une matrice de pixels écran, plusieurs pixels écran incluant à eux tous P points de vue formant un pixel écran 3D, - une réception et un traitement optique d'une image matricielle, émise par ledit écran de visualisation, par un écran de conversion générant ainsi à distance une image tridimensionnelle, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une adaptation du nombre de 5 pixels écran pour coder un pixel image 3D, selon une distance de vision optimale Dopt souhaitée. On entend par pixel image un pixel d'information monochrome ou couleur de l'image matricielle pour un unique point de vue. On entend par pixel image 3D un pixel d'information de l'image matricielle regroupant P points de vue, P pixels image formant un pixel image 3D. On entend par pixel écran un pixel physique d'un écran de visualisation. Sur un même écran, tous les pixels écran peuvent être de la même couleur, ou bien comprendre plusieurs cellules de couleurs variées, par exemple Rouge, Vert, Bleu. Ces cellules de couleurs ne sont pas forcément jointives. L'information couleur passe de la même façon pour toutes les couleurs entre les pixels image et les pixels écran. Plusieurs pixels écran incluant à eux tous P points de vue forment un pixel écran 3D. Dans une première forme de réalisation, ladite adaptation peut comprendre une modification de la taille apparente des pixels écran 3D, répartie au niveau d'au moins un point de vue de chacun des pixels image 3D. La modification peut consister en une réduction ou une augmentation de la taille apparente des pixels écran 3D. Dans une deuxième forme de réalisation, ladite adaptation peut comprendre une modification de la taille apparente des pixels écran 3D, 25 ladite modification comprenant une suppression ou une duplication d'au moins un point de vue de certains pixels image 3D. Dans une troisième forme de réalisation, ladite adaptation peut comprendre une modification de la taille apparente des pixels écran 3D, répartie de manière uniforme sur tous les points de vue de chacun des pixels image 3D. La modification peut consister en une réduction ou une augmentation de la taille apparente des pixels écran 3D. Le procédé de visualisation autostéréoscopique selon l'invention peut comprendre en outre une acquisition de la distance optimale de vision Dopt souhaitée du dispositif autostéréoscopique. L'acquisition de cette distance Dopt peut s'effectuer de nombreuses manières, elle peut par exemple comprendre un détecteur de position localisant un spectateur ou une saisie ou un réglage manuel du spectateur. Ce réglage manuel peut être assisté par une visualisation d'un objet graphique d'aide au positionnement codé dans l'image matricielle. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de visualisation autostéréoscopique mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, et comprenant un écran de visualisation matriciel, un écran de conversion disposé devant ledit écran de visualisation, ledit écran de conversion étant agencé pour recevoir et traiter optiquement une image matricielle émise par ledit écran de visualisation, ladite image matricielle étant codée pour intégrer une pluralité P de points de vue d'une même scène, ladite image matricielle étant composée de pixels image, un pixel image incluant un point de vue, P pixels image formant un pixel image 3D incluant P points de vue, ledit écran de visualisation comprenant une matrice de pixels écran, plusieurs pixels écran incluant à eux tous P points de vue formant un pixel écran 3D, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'adaptation du nombre de pixels écran pour coder un pixel image 3D, selon une distance de vision optimale Dopt du dispositif de visualisation autostéréoscopique souhaitée. Le dispositif selon l'invention peut comprendre un module d'acquisition de la distance optimale de vision Dopt souhaitée du dispositif autostéréoscopique. Le module d'acquisition de la distance de vision optimale Dopt souhaitée du dispositif autostéréoscopique peut comprendre un détecteur de position mesurant la position d'un spectateur. Le module d'acquisition de la distance de vision optimale Dopt souhaitée du dispositif autostéréoscopique peut aussi se régler manuellement par un spectateur. L'écran de visualisation selon l'invention peut comprendre un écran électronique incluant une technologie plasma, cristaux liquides (LCD) ou tout autre technologie matricielle. L'écran de conversion selon l'invention peut comprendre par exemple un réseau lenticulaire, ou une barrière de parallaxe. - 5 Description des figures et modes de réalisation D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de mises en oeuvre nullement 5 limitatives, et des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue générale de dessus d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'art antérieur; cette figure illustre le fait que l'observation d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique est optimum à une distance donnée, - la figure 2 illustre selon l'art antérieur un codage standard des pixels image d'une image matricielle sur les pixels écran d'un écran de visualisation d'un dispositif autostéréoscopique, - la figure 3 illustre un premier exemple selon l'invention du procédé d'adaptation de la distance de vision optimale d'un dispositif autostéréoscopique grâce à un codage particulier des pixels image d'une image matricielle sur les pixels écran de l'écran de visualisation d'un dispositif autostéréoscopique, - la figure 4 illustre un deuxième exemple selon l'invention du procédé d'adaptation de la distance de vision optimale d'un dispositif autostéréoscopique grâce à un codage particulier des pixels image d'une image matricielle sur les pixels écran de l'écran de visualisation d'un dispositif autostéréoscopique, et - la figure 5 est une vue générale de dessus d'un dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'invention. On va tout d'abord décrire, en référence à la figure 1, un exemple de dispositif de visualisation autostéréoscopique selon l'art antérieur. Le dispositif de visualisation autostéréoscopique 1 selon l'art antérieur comprend un écran de visualisation matriciel 2, et un réseau lenticulaire de conversion 3 comprenant une couche de lentilles semi-cylindriques parallèles. Ce réseau de conversion 3 est disposé devant ledit écran de visualisation 2 à une distance quasi égale à la distance focale f des lentilles semi-cylindriques dudit réseau lenticulaire de conversion 3. Le réseau lenticulaire de conversion 3 est agencé pour recevoir et traiter optiquement une image matricielle émise par l'écran de visualisation 2, ladite image matricielle étant codée pour intégrer une pluralité P de points de vue d'une même scène, ledit écran de visualisation 2 comprenant une matrice de pixels écran comprenant chacun trois cellules de couleur. L'image traitée, l'oeil gauche 0G et l'oeil droit OD d'un spectateur 4 du dispositif de visualisation autostéréoscopique reçoivent des informations différentes, donnant ainsi au spectateur une impression de volume. La distance de vision optimale Dopt est la distance pour laquelle un oeil du spectateur voit un seul point de vue sur tout l'écran de visualisation à travers le réseau lenticulaire. Lorsque l'oeil est à une distance finie, les pixels écran (représentés sous la forme de petits carrés sombres sur l'écran de visualisation 2) qui sont vus en même temps dépendent de la distance D qui sépare l'oeil de l'écran. Ainsi, si les dimensions du réseau lenticulaire et de l'écran de visualisation sont calculées pour être optimales à une distance Dopt donnée, elles ne le seront pas à une autre distance. On désire coder une image matricielle sur un écran de visualisation matriciel. L'effet stéréoscopique doit nécessairement être un effet horizontal du fait de la morphologie des yeux. Donc, le codage de la stéréoscopie doit nécessairement être horizontal, c'est pourquoi par la suite nous nous contenterons de considérer une ligne horizontale de la matrice 2D de pixels écran de l'écran de visualisation. Pour illustrer l'invention, on se place par la suite dans le cas où : - l'image matricielle intègre P points de vue de la même scène et est composée de pixels image, P pixels image formant un pixel image 3D intégrant P points de vue différents. On définit par Vj(k-3D) le pixel image du jème point de vue du kème pixel image 3D. - l'écran de visualisation comprend une matrice de pixels écran de largeur constante px, plusieurs pixels écran incluant à eux tous P points de vue de la même scène formant un pixel écran 3D. On définit par P(i) le ième pixel écran. - l'écran de conversion est un réseau lenticulaire comprenant une couche de lentilles semi-cylindriques parallèles entre elles, les lentilles semicylindriques ayant une largeur égale à prl et une distance focale égale à f. La figure 2 illustre selon l'art antérieur un codage standard des pixels image d'une image matricielle sur les pixels écran d'un écran de visualisation d'un dispositif autostéréoscopique. Dans le cas représenté ici, P = 9, un pixel écran intègre pour un pixel image. Autrement dit, l'opération réalisée est la suivante: 10 P(10) = V1(2-3D) P(45) = V9(5-3D) P(46) = V1(6-3D) P(47) = V2(6-3D) La largeur p3D d'un pixel écran 3D intégrant P points de vue 20 différents est donc égal à p3D = P * px. La distance de vision optimale Dopt est alors reliée à p3D, prl, px, P et f par la relation: P * px = p3D = prl * (Dopt + f) / Dopt On ne peut modifier le pas du réseau lenticulaire prl, ni la focale f des lentilles semi-cylindriques, ni la largeur des pixels écran px de l'écran de visualisation sans changer le dispositif autostéréoscopique. Si l'on désire adapter la distance de vision optimale du dispositif autostéréoscopique de la valeur Dopt à une nouvelle valeur NDopt, on peut par contre modifier informatiquement la largeur du pixel écran 3D p3D vu par le spectateur par une nouvelle valeur Np3D. Ces grandeurs sont reliées par la relation: Np3D = prl * (NDopt + f) / NDopt Plus exactement, on envoie sur les pixels écran l'information que l'on désire obtenir avec le pas pixel apparent que l'on souhaite. Cela revient à P(1) = V1(1-3D) P(2) = V2(1-3D) P(3) = V3(1-3D) P(4) = V4(1-3D) P(5) = V5(1-3D) P(6) = V6(1-3D) P(7) = V7(1-3D) P(8) = V8(1-3D) P(9) = V9(1-3D) 2887999 -8 envoyer sur les pixels écran le pourcentage des vues pour modifier physiquement la position de l'information restituée au spectateur: - si NDopt > Dopt, alors Np3D p3D, il faut augmenter la taille apparente, et le taux d'augmentation par pixel écran 3D est: (Np3D - p3D) / px La figure 3 illustre le cas où P = 9 et où on réduit la taille apparente horizontale du pixel écran 3D de 10% de la taille d'un unique pixel écran (diminution d'environ 1,1% de la taille apparente du pixel écran 3D). Dans cet exemple, on attribue la réduction de la taille du pixel écran 3D de 10% au niveau du premier point de vue de chacun des pixels image 3D (en gris sur la figure). L'opération réalisée est la suivante P(1) = 0,9 * V1(1-3D) + 0,1 * V2(1-3D) P(2) = 0, 9 * V2(1-3D) + 0,1 * V3(1-3D) P(3) = 0,9 * V3(1-3D) + 0,1 * V4(1-3D) P(4) = 0,9 * V4(1-3D) + 0,1 * V5(1-3D) P(5) = 0,9 * V5(1-3D) + 0,1 * V6(1-3D) P(6) = 0,9 * V6(1-3D) + 0,1 * V7(1-3D) P(7) = 0,9 * V7(1-3D) + 0,1 * V8(1- 3D) P(8) = 0,9 * V8(1-3D) + 0,1 * V9(1-3D) P(9) = 0,9 * V9(1-3D) + 0,1 * V1(2-3D) P(10) = 0,8 * V1(2-3D) + 0,2 * V2(2-3D) P(11) = 0,8 * V1(2-3D) + 0,2 * V3(2-3D) P(18) = 0,8 * V9(2-3D) + 0,2 * V1(3-3D) P(19) = 0,7 * V1(33D) + 0,3 * V2(3-3D) P(45) = 0,5 * V9(5-3D) + 0,5 * V1(6-3D) P(46) = 0,4 * V1(6-3D) + 0,6 * V2(6-3D) P(47) = 0,4 * V2(6-3D) + 0,6 * V3(6-3D) Dans ce cas la réduction s'effectue donc pixel écran 3D par pixel écran 3D. Une autre façon de réaliser le codage de la diminution ou de l'augmentation de la taille apparente du pixel écran aurait été de le faire par pas entier de pixels écran. On ne jouerait plus sur un pourcentage de vue à faire passer d'un pixel écran à un autre, mais sur les arrondis à la valeur entière la plus proche trouvée. Ainsi, pour obtenir une réduction de la taille du pixel écran 3D identique à celle obtenue dans le cas illustré sur la figure 3, le codage serait quasi identique à celui dit standard illustré sur la figure 2 jusqu'au pixel écran P(46) : P(1) = V1(1-3D) P(2) = V2(1-3D) P(3) = V3(1-3D) P(4) = V4(13D) P(5) = V5(1-3D) P(6) = V6(1-3D) P(7) = V7(1-3D) P(8) = V8(1-3D) P(9) = V9(1-3D) P(10) = V1(2-3D) P(45) = V9(5-3D) P(46) = V2(6-3D) P(47) = V3(6-3D) On peut aussi imaginer une réduction tout au long du pixel écran 3D lui-même. Pour l'exemple illustré sur la figure 4, on réduit la taille apparente du pixel écran 3D de 9%. On répartit la diminution apparente de la taille des pixels écran 3D sur tous les points de vue des pixels image 3D. L'opération réalisée est la suivante: P(1) = 0,99 * V1(1-3D) + 0,01 * V2(1-3D) P(2) = 0,98 * V2(1-3D) + 0,02 * V3(1-3D) P(3) = 0,97 * V3(1-3D) + 0,03 * V4(1-3D) P(4) = 0,96 * V4(1-3D) + 0,04 * V5(1-3D) P(5) = 0,95 * V5(1-3D) + 0,05 * V6(1-3D) P(6) = 0,94 * V6(1-3D) + 0,06 * V7(1-3D) P(7) = 0,93 * V7(1-3D) + 0,07 * V8(1-3D) P(8) = 0,92 * V8(1-3D) + 0,08 * V9(13D) P(9) = 0,91 * V9(1-3D) + 0,09 * V1(2-3D) P(10) = 0,90 * V1(2-3D) + 0, 10 * V2(2-3D) P(11) = 0,89 * V1(2-3D) + 0,11 * V3(2-3D) lo P(18) = 0,82 * V9(2-3D) + 0,18 * V1(3-3D) P(19) = 0,81 * V1(3-3D) + 0,19 * V2(3-3D) La figure 5 illustre un dispositif de visualisation autostéréoscopique 5 selon l'invention. Ce dispositif 5 comprend un écran de visualisation matriciel 2, un écran de conversion 6 schématisé ici par un réseau lenticulaire, un module électronique 7 de génération d'images et un module 8 d'acquisition de la distance de vision optimale Dopt séparant un spectateur 4 du dispositif 5. L'acquisition de cette distance s'effectue par exemple via un détecteur optique localisant le spectateur, ou via une saisie manuelle par le spectateur. Cette acquisition fixe la distance de vision optimale du dispositif 5 souhaitée. Cette information est alors transmise au module électronique 7 de génération d'images qui code en conséquence pour l'écran de visualisation 2 des images matricielles intégrant une pluralité P de points de vue d'une même scène. L'écran de visualisation 2 comprend une matrice de pixels écran comprenant chacun trois cellules de couleur. L'écran de conversion 6 est agencé pour recevoir et traiter optiquement une image matricielle émise par l'écran de visualisation 2. L'image traitée, l'oeil gauche 0G et l'oeil droit OD au spectateur 4 reçoivent des informations différentes, donnant ainsi au spectateur une impression de volume. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, il existe de nombreuses manières d'associer un ou plusieurs pixels image à un à plusieurs pixels écran, et de plus ces dernières sont combinables entre elles au sein d'un même dispositif autostéréoscopique. Enfin, l'invention peut être mise en oeuvre avec de nombreux types d'écran de visualisation de structure matricielle ou d'autres types d'écran de conversion comme des barrières de parallaxe. - 12 - REVENDICATIONS 1. Procédé de visualisation autostéréoscopique comprenant: - un codage d'une image matricielle sur un écran de visualisation matriciel (2), ladite image matricielle intégrant un ensemble de P points de vue d'une même scène, ladite image matricielle étant composée de pixels image, un pixel image incluant un point de vue, P pixels image formant un pixel image 3D incluant P points de vue, ledit écran de visualisation (2) comprenant une matrice de pixels écran, plusieurs pixels écran incluant à eux tous P points de vue formant un pixel écran 3D, - une réception et un traitement optique d'une image matricielle, émise par ledit écran de visualisation, par un écran de conversion (6), générant à distance une image tridimensionnelle, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une adaptation du nombre de pixels écran pour coder un pixel image 3D, selon une distance de vision optimale Dopt souhaitée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite adaptation comprend une modification de la taille apparente des pixels écran 3D, répartie au niveau d'au moins un point de vue de chacun des pixels image 3D. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite adaptation comprend une modification de la taille apparente des pixels écran 3D, ladite modification comprenant une suppression ou une duplication d'au moins un point de vue de certains pixels image 3D. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite adaptation comprend une modification de la taille apparente des pixels écran 3D, répartie de manière uniforme sur tous les points de vue de chacun des pixels image 3D. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une acquisition de la distance de vision optimale Dopt souhaitée du dispositif autostéréoscopique (5). - 13 - 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'acquisition de la distance de vision optimale Dopt souhaitée du dispositif autostéréoscopique (5) comprend une mesure de la position d'un spectateur (4) via un détecteur de position. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que I' acquisition de la distance de vision optimale Dopt souhaitée du dispositif autostéréoscopique (5) comprend un réglage manuel dudit dispositif par un spectateur (4). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le réglage manuel est assisté par une visualisation d'un objet graphique d'aide au positionnement codé dans l'image matricielle. 9. Dispositif (5) de visualisation autostéréoscopique mettant en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un écran de visualisation matriciel (2), un écran de conversion (6) disposé devant ledit écran de visualisation (2), ledit écran de conversion (6) étant agencé pour recevoir et traiter optiquement une image matricielle émise par ledit écran de visualisation (2), ladite image matricielle étant codée pour intégrer une pluralité P de points de vue d'une même scène, ladite image matricielle étant composée de pixels image, un pixel image incluant un point de vue, P pixels image formant un pixel image 3D incluant P points de vue, ledit écran de visualisation (2) comprenant une matrice de pixels écran, plusieurs pixels écran incluant à eux tous P points de vue formant un pixel écran 3D, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'adaptation du nombre de pixels écran pour coder un pixel image 3D, selon une distance de vision optimale Dopt du dispositif de visualisation autostéréoscopique (5) souhaitée. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un module d'acquisition (8) de la distance optimale de vision Dopt souhaitée du dispositif autostéréoscopique (5). - 14 - 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce le module d'acquisition de la distance de vision optimale Dopt souhaitée du dispositif autostéréoscopique (5) comprend un détecteur de position mesurant la position d'un spectateur (4). 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce le module d'acquisition de la distance de vision optimale Dopt souhaitée du dispositif autostéréoscopique (5) se règle manuellement par un spectateur (4). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'écran de visualisation (2) comprend un écran électronique plasma. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé 15 en ce que l'écran de visualisation (2) comprend un écran électronique à cristaux liquides (LCD). 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que l'écran de conversion (6) comprend un réseau lenticulaire. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que l'écran de conversion (6) comprend une barrière de parallaxe.