Brevet FR3010223A1 — publié le 20150306

Système de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire et procédé associé La présente invention concerne un système de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire et un procédé de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire. Dans le domaine cinématographique, il est souvent souhaitable de pouvoir créer des illusions d'optique dites « effets de gigantisme ». Lorsqu'un effet de gigantisme est généré, un objet apparaît beaucoup plus grand qu'un autre objet bien qu'en réalité, les deux objets ont une taille sensiblement identique. Cet effet est aussi utilisé pour les êtres humains. C'est notamment le cas dans les oeuvres cinématographiques de type fantastique dans lesquelles des nains sont mis en scène. Avec le développement du cinéma en trois dimensions (souvent dit cinéma en 3D), les effets de gigantisme sont particulièrement recherchés pour leur caractère spectaculaire. Il est donc souhaitable de proposer des dispositifs permettant la génération d'effet de gigantisme pour un observateur. Pour cela, il est connu d'utiliser des dispositifs de trompe-l'oeil visant à tromper la perception du cerveau et de l'oeil de manière à donner l'illusion qu'un objet semble positionné dans le même plan alors qu'en réalité l'objet est dans un plan plus rapproché, ce qui le fait paraître plus grand. La chambre d'Ames, proposée par l'ophtalmologiste américain Albert Ames Jr en 1946, est un exemple de tels dispositifs. Lorsque la chambre d'Ames est observée depuis le plafond, la pièce forme un trapèze rectangle dont un côté est le mur placé en face d'un observateur positionné à un point d'observation particulier de la grande base. Ce côté n'est orthogonal à aucun des autres côtés. De ce fait, un objet se déplaçant le long du mur correspondant à ce côté est positionné plus ou moins loin de l'observateur et donc apparaît plus ou moins grand pour l'observateur. En outre, depuis le point d'observation particulier, la chambre d'Ames apparaît comme cubique grâce au décor en trompe-l'oeil de la chambre. Ainsi, la chambre d'Ames permet de générer, pour un observateur au point d'observation particulier, un effet de gigantisme. Toutefois, cet effet de gigantisme ne fonctionne qu'en vision monoculaire puisque le décor en trompe-l'oeil ne permet pas de tromper les deux yeux de l'observateur simultanément, l'utilisation de deux yeux donnant plus d'éléments sur la profondeur de l'élément regardé. En vision binoculaire, l'observateur se rend compte que la pièce est en réalité trapézoïdale. De ce fait, en vision binoculaire, l'effet de gigantisme recherché n'est pas obtenu. Cela est d'autant plus gênant qu'avec le développement du cinéma en 3D, les effets binoculaires sont particulièrement recherchés. Il existe donc un besoin pour un système permettant de générer une illusion d'optique en vision binoculaire, et en particulier l'obtention d'un effet de gigantisme. A cet effet, l'invention a pour objet un système de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire pour un moyen d'observation muni de deux unités d'observation, le système comprenant un dispositif de trompe-l'oeil en vision monoculaire donnant l'illusion au moyen d'observation positionné à une position d'observation, que les rayons issus d'un objet réel, positionné à une position réelle, et présentant une dimension selon une direction dite dimension réelle, proviennent : - d'un premier objet virtuel lorsque l'objet réel est observé par la première unité d'observation, le premier objet virtuel étant positionné à une première position distincte de la position réelle et présentant une première dimension selon la direction, la première dimension étant différente de la dimension réelle, et - d'un deuxième objet virtuel lorsque l'objet réel est observé par la deuxième unité d'observation, le deuxième objet virtuel étant positionné à une deuxième position distincte de la première position et de la position réelle et présentant une deuxième dimension selon la direction, la deuxième dimension étant différente de la dimension réelle. Le système comprend également une unité de compensation propre à modifier la perception d'au moins une des deux unités d'observation, lorsque les deux unités d'observation observent l'objet réel, pour donner l'illusion au moyen d'observation positionné à la position d'observation, que les rayons lumineux issus de l'objet réel proviennent d'un troisième objet virtuel positionné à une troisième position distincte de la position réelle, le troisième objet virtuel présentant une troisième dimension selon la direction, la troisième dimension étant différente de la dimension réelle. Suivant des modes de réalisation particuliers, le système comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'unité de compensation est un moyen de déviation des rayons lumineux issus du premier objet virtuel ou du deuxième objet virtuel. - l'unité de compensation est un moyen de déviation des rayons lumineux issus du premier objet virtuel et du deuxième objet virtuel. - l'unité de compensation est un système optique. - le système optique comprend au moins un prisme. - chacune des deux unités d'observation est munie respectivement d'un capteur comprenant une pluralité de pixels, l'unité de compensation étant un moyen de correction électronique du ou des capteurs des unités d'observation. - le dispositif de trompe-l'oeil est une chambre d'Ames. L'invention concerne aussi un procédé de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire pour un moyen d'observation muni de deux unités d'observation. Le procédé comprend la fourniture d'un dispositif de trompe-l'oeil en vision monoculaire donnant l'illusion au moyen d'observation positionné à une position d'observation, que les rayons issus d'un objet réel, positionné à une position réelle, et présentant une dimension selon une direction dite dimension réelle, proviennent : - d'un premier objet virtuel lorsque l'objet réel est observé par la première unité d'observation, le premier objet virtuel étant positionné à une première position distincte de la position réelle et présentant une première dimension selon la direction, la première dimension étant différente de la dimension réelle, et - un deuxième objet virtuel lorsque l'objet réel est observé par la deuxième unité d'observation, le deuxième objet virtuel étant positionné à une deuxième position distincte de la première position et de la position réelle et présentant une deuxième dimension selon la direction, la deuxième dimension étant différente de la dimension réelle. Le procédé comprend également une étape de calcul de la compensation propre à modifier la perception d'au moins une des deux unités d'observation lorsque les deux unités d'observation observent l'objet réel pour donner l'illusion au moyen d'observation positionné à la position d'observation que les rayons lumineux issus de l'objet réel proviennent d'un troisième objet virtuel positionné à une troisième position distincte de la position réelle, le troisième objet virtuel présentant une troisième dimension selon la direction, la troisième dimension étant différente de la dimension réelle. Selon des modes de réalisation particuliers, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'étape de calcul comporte la détermination par le calcul des propriétés d'une unité de compensation propre à modifier la perception d'au moins une des deux unités d'observation lorsque les deux unités d'observation observent l'objet réel pour donner l'illusion au moyen d'observation positionné à la position d'observation que les rayons lumineux issus de l'objet réel proviennent du troisième objet virtuel et le procédé comporte en outre une étape de fourniture de l'unité de compensation calculée à l'étape de calcul. - une étape de fourniture d'un moyen d'observation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple uniquement et aux références aux dessins qui sont : - Figure 1, une représentation schématique en vue de dessus d'un système de génération d'une illusion d'optique selon l'invention; et - Figure 2, un ordinogramme illustrant une mise en oeuvre donnée à titre d'exemple d'un procédé de génération d'une illusion d'optique selon l'invention. La figure 1 illustre un système 10 de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire pour un moyen d'observation 12 muni de deux unités d'observation 14, 16. On entend par l'expression « système de génération d'une illusion d'optique » un système propre à générer une illusion d'optique, c'est-à-dire une illusion qui trompe le système visuel humain (depuis l'oeil jusqu'au cerveau) et aboutit à une perception déformée de la réalité. Le moyen d'observation 12 est, par exemple, un observateur humain. Dans ce cas, les deux unités d'observation 14, 16 sont respectivement l'oeil gauche et l'oeil droit de l'observateur humain. En variante, le moyen d'observation 12 est un système d'enregistrement pouvant notamment être utilisé dans le cadre cinématographique. Selon cette variante, les deux unités 14, 16 d'observation sont des unités d'acquisition. Une caméra est un exemple d'unité d'acquisition. Dans chacun de ces deux cas donnés à titre d'illustration, l'unité d'observation 14, 16 est munie d'un capteur positionné de manière à acquérir les rayons lumineux arrivant sur l'unité d'observation 14, 16. Pour un oeil humain, le capteur est la rétine alors que dans le cas d'une caméra, le capteur est le plus souvent un pixel positionné au plan d'acquisition de la caméra. En outre, la ligne reliant les unités d'observation 14, 16 est notée, pour la suite, direction X. Le système 10 comporte un dispositif de trompe-l'oeil 18 et une unité de compensation 20. Le dispositif de trompe-l'oeil 18 est un dispositif de trompe-l'oeil en vision monoculaire. Cela signifie que le dispositif de trompe-l'oeil 18 fonctionne seulement en vision monoculaire. Le dispositif de trompe-l'oeil 18 donne l'illusion au moyen d'observation 12 positionné à une position d'observation d'un effet de gigantisme. Cet effet est observé sur un objet dit objet réel Or qui est positionné à une position réelle Pr et qui présente une dimension réelle Dr selon la direction X. Plus précisément, lorsque l'objet réel Or est observé par la première unité d'observation 14, les rayons lumineux issus de l'objet réel Or semblent provenir d'un premier objet virtuel 01 positionné à une première position P1 distincte de la position réelle Pr. Une partie du trajet des rayons lumineux associés est représentée en traits mixtes sur la figure 1. En outre, le premier objet virtuel 01 présente une première dimension D1 selon la direction X. La première dimension D1 est différente de la dimension réelle Dr. En outre, lorsque le premier objet réel Or est observé par la deuxième unité d'observation 16, les rayons lumineux issus de l'objet réel Or semblent provenir d'un deuxième objet virtuel 02 positionné à une deuxième position P2. La deuxième position P2 est distincte de la première position P1 et de la deuxième position réelle Pr. Le deuxième objet virtuel 02 présente, en outre, une deuxième dimension D2 selon la direction X. La deuxième direction D2 est différente de la dimension réelle Dr. A titre d'exemple, dans le cas de la figure 1, le dispositif de trompe-l'oeil 18 est une chambre d'Ames. Comme expliqué précédemment, lorsque la chambre d'Ames est observée en vue de dessus, le dispositif de trompe-l'oeil 18 a la forme d'un trapèze rectangle avec quatre côtés. Le moyen d'observation 12 est positionné sur le côté 30 qui correspond à la hauteur du trapèze. Ce côté 30 est donc appelé côté d'observation 30. En face du côté d'observation 30, se trouve le côté 32 faisant face au moyen d'observation 12. L'objet réel Or est le long du côté 32. Les deux autres côtés 34, 36 sont les côtés latéraux du dispositif de trompe-l'oeil 18. Chaque côté 30, 32, 34, 36 forme en pratique un mur du dispositif de trompe-l'oeil 18, le dispositif comprenant en outre un sol 38 et un plafond non visible sur la figure 1. Les décors de chaque côté 30, 32, 34, 36 ainsi que du sol 38 et du plafond faussent la perception de la perspective par le moyen d'observation 12 de sorte que le moyen d'observation 12 a en réalité l'impression que le dispositif de trompe-l'oeil 18 a une forme cubique en vision monoculaire. A titre d'exemple, il est possible de modifier la perception de la perspective en utilisant des motifs à damier dont les zones claires et les zones sombres présentent des tailles similaires le long du côté 32 faisant face au moyen d'observation 12. L'unité de compensation 20 est propre à modifier la perception d'au moins l'une parmi les deux unités d'observation 14, 16 pour donner l'illusion au moyen d'observation 12 positionné à la position d'observation que les rayons lumineux issus de l'objet réel Or proviennent d'un troisième objet virtuel 03 positionné à une troisième position P3 distincte de la position réelle Pr. Le troisième objet virtuel 03 présente une troisième dimension D3 selon la direction X. Cette dimension D3 est différente de la dimension réelle Dr. Dans ce cas, à la fois la première unité d'observation 14 et la deuxième unité d'observation 16 observent l'objet Or. Dans le cas particulier de la figure 1, l'unité de compensation 20 est un prisme 40. Le prisme 40 est propre à dévier les rayons issus du deuxième objet virtuel 02 de sorte que pour la deuxième unité d'observation 14, les rayons semblent provenir du premier objet virtuel 01. Le prisme 40 est positionné de manière à ne pas dévier les rayons issus du premier objet virtuel 01. Ainsi, dans le cas particulier de la figure 1, le premier objet virtuel 01 et le troisième objet virtuel 03 sont confondus. Le fonctionnement du système 10 de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire est maintenant décrit. Le prisme 40 n'a pas d'effet sur les rayons provenant du premier objet virtuel 01. De ce fait, lorsque l'objet réel Or est observé par la première unité d'observation 14, les rayons lumineux issus de l'objet réel Or proviennent du premier objet virtuel 01. Ces rayons lumineux apparaissent en trait mixte sur la figure 1. Par contre, du fait de la déviation des rayons lumineux introduite par l'unité de compensation 20, les rayons lumineux issus de l'objet réel Or semblent provenir du premier objet virtuel 01 lorsque l'objet réel Or est vu par la deuxième unité d'observation 16. En effet, il apparaît que les rayons issus de l'objet virtuel 02 n'atteignent pas la deuxième unité d'observation 16 après déviation par le prisme 40 ainsi que l'illustrent les traits en pointillé tandis que les rayons issus du premier objet virtuel 01 atteignent la deuxième unité d'observation 16 après déviation par le prisme 40. Il en résulte que pour les deux unités d'observation 14, 16, les rayons lumineux semblent provenir du même objet virtuel, à savoir l'objet virtuel 01. Ainsi, le système 10 permet que l'illusion du dispositif de trompe-l'oeil 18 devienne visible également en vision binoculaire. Cette illusion permet à la fois d'obtenir un effet de gigantisme ou un effet de rétrécissement, qui est l'effet opposé à l'effet de gigantisme. Le système 10 de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire est donc particulièrement adapté pour des applications dans le cinéma, et notamment le cinéma en 3D. En outre, le système 10 permet des prises de vue comprenant déjà l'effet de gigantisme. Cela évite ainsi la réalisation de retouches en post-production, qui implique un effort humain important. Il en résulte que l'utilisation du système 10 pour le cinéma ou la télévision est moins coûteuse qu'un retraitement d'images en post-production. De nombreuses variantes sont possibles. Selon une première variante, l'unité de compensation 20 comporte deux prismes au lieu d'un seul prisme 40. Le premier prisme est propre à modifier la position du premier objet virtuel 01 tandis que le deuxième prisme est propre à modifier la position du deuxième objet virtuel 02. En orientant correctement les deux prismes, il est possible de fusionner le premier objet virtuel 01 et le deuxième objet virtuel 02 à une position dite position de fusion. Cette position de fusion est généralement une position intermédiaire entre la première position P1 et la deuxième position P2. Cette position est donc située sur le segment [P1 P2], segment reliant la première position P1 à la deuxième position P2. Selon une autre variante, le prisme 40 est propre à modifier seulement la position du premier objet virtuel 01. Dans ce cas, le premier objet 01 prend la position du deuxième objet virtuel 02, de sorte que le troisième objet virtuel 03 est en réalité le deuxième objet virtuel 02. En variante, le prisme 40 est remplacé par un autre moyen de déviation du faisceau, par exemple des miroirs. Selon encore une autre variante, l'unité de compensation 20 est un moyen de correction électronique d'au moins un capteur des deux unités d'observation 14, 16. Le moyen de correction est propre à modifier les pixels de l'image issue des capteurs pour que les objets apparaissent aux positions souhaitées pour un observateur de l'image. Pour cela, le moyen de correction électronique est propre à agir sur différents éléments selon les cas. Par exemple, le moyen de correction électronique est propre à agir sur au moins une sous-unité électronique des capteurs. L'action du moyen de correction électronique peut être distribuée sur un seul des capteurs ou sur les deux capteurs. Selon un autre exemple, le moyen de correction électronique est propre à agir sur un module de traitement d'images extérieur au(x) capteur(s). Le système 10 fonctionne pour tout type de dispositif de trompe-l'oeil apte à générer un effet de gigantisme en vision monoculaire. Par exemple, le mur que regarde l'observateur a une forme quelconque, possiblement légèrement incurvée. En outre, le système 10 a été présenté dans un cadre unidimensionnel (seule était prise en compte la taille selon la direction X) mais le système 10 fonctionne aussi pour plusieurs dimensions simultanément. En effet, si les objets virtuels 01 et 02 sont fusionnés, toutes les dimensions de ces objets sont identiques. Le système 10 est ainsi propre à générer une illusion d'optique en trois dimensions. Selon l'invention, il est également proposé un procédé de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire dont un exemple de mise en oeuvre est illustré schématiquement par la figure 2. Le procédé comprend une étape 100 de fourniture du dispositif de trompe-l'oeil 18. A titre d'exemple, l'étape 100 de fourniture est mise en oeuvre par la location d'un dispositif de trompe-l'oeil 18. Dans l'exemple du procédé considéré en référence à la figure 2, il est supposé que les unités d'observations 14, 16 sont les yeux d'un observateur humain. Toutefois, dans le cas où les unités d'observations 14, 16 sont des caméras, le procédé comporte, selon un mode de réalisation avantageux, une étape de fourniture du moyen d'observation 12. Dans une telle situation, les deux étapes de fourniture sont, de préférence, mise en oeuvre par la fourniture d'un studio de cinéma. Le procédé comporte alors une étape 102 de calcul de la compensation propre à modifier la perception d'au moins l'un des deux yeux 14, 16 pour donner l'illusion à l'observateur humain positionné à la position d'observation que les rayons lumineux issus de l'objet réel Or proviennent du troisième objet virtuel 03 en vision binoculaire. Lorsque l'unité de compensation 20 est un système optique, l'étape 102 comprend, par exemple, la conception optique du système optique. Par exemple, si le système optique est un prisme, son angle ainsi que l'indice optique de son matériau sont déterminés à cette étape. L'angle du prisme 40 dépend de la position des unités d'observations 14 et 16 mais aussi des caractéristiques du dispositif de trompe-l'oeil 18. En utilisant les lois de l'optique géométrique, la détermination de l'angle du prisme en fonction de la position des unités d'observations 14 et 16 et des caractéristiques du dispositif de trompe-l'oeil 18 est possible. Le procédé comporte en outre, une étape 104 de compensation de manière à modifier la perception d'au moins l'un des deux yeux 14, 16 pour donner l'illusion à l'observateur humain positionné à la position d'observation que les rayons lumineux issus de l'objet réel Or proviennent du troisième objet virtuel 03 en vision binoculaire. L'étape 104 de compensation est généralement mise en oeuvre en implémentant l'étape 102 de calcul par exemple en installant le prisme 40 calculé à l'endroit approprié. Le procédé permet de manière aisée de rendre une illusion monoculaire visible en vision binoculaire avec un système très simple. REVENDICATIONS1.- Système (10) de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire pour un moyen d'observation (12) muni de deux unités d'observation (14, 16), le système (10) comprenant : un dispositif de trompe-l'oeil (18) en vision monoculaire donnant l'illusion au moyen d'observation (12) positionné à une position d'observation, que les rayons issus d'un objet réel (Or), positionné à une position réelle (Pr), et présentant une dimension selon une direction (X) dite dimension réelle (Dr), proviennent : o d'un premier objet virtuel (01) lorsque l'objet réel (Or) est observé par la première unité d'observation (14), le premier objet virtuel (01) étant positionné à une première position (P1) distincte de la position réelle (Pr) et présentant une première dimension (D1) selon la direction (X), la première dimension (D1) étant différente de la dimension réelle (Dr), et o d'un deuxième objet virtuel (02) lorsque l'objet réel (Or) est observé par la deuxième unité d'observation (16), le deuxième objet virtuel (02) étant positionné à une deuxième position (P2) distincte de la première position (P1) et de la position réelle (Pr) et présentant une deuxième dimension (D2) selon la direction (X), la deuxième dimension (D2) étant différente de la dimension réelle (Dr) une unité de compensation (20) propre à modifier la perception d'au moins une des deux unités d'observation (14, 16), lorsque les deux unités d'observation (14, 16) observent l'objet réel (Or), pour donner l'illusion au moyen d'observation (12) positionné à la position d'observation, que les rayons lumineux issus de l'objet réel (Or) proviennent d'un troisième objet virtuel (03) positionné à une troisième position (P3) distincte de la position réelle (Pr), le troisième objet virtuel (03) présentant une troisième dimension (D3) selon la direction (X), la troisième dimension (D3) étant différente de la dimension réelle (Dr). 2.- Système selon la revendication 1, dans lequel l'unité de compensation (20) est un moyen de déviation des rayons lumineux issus du premier objet virtuel (01) et/ou du deuxième objet virtuel (02). 3.- Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'unité de compensation (20) est un système optique. 4.- Système selon la revendication 3, dans lequel le système optique comprend au moins un prisme. 5.- Système selon la revendication 1, dans lequel chacune des deux unités d'observation (14, 16) est munie respectivement d'un capteur comprenant une pluralité de pixels, l'unité de compensation (20) étant un moyen de correction électronique du ou des capteurs des unités d'observation (14, 16). 6.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif de trompe-l'oeil (18) est une chambre d'Ames. 7.- Procédé de génération d'une illusion d'optique en vision binoculaire pour un moyen d'observation (12) muni de deux unités d'observation (14, 16), le procédé comprenant : la fourniture d'un dispositif de trompe-l'oeil (18) en vision monoculaire donnant l'illusion au moyen d'observation (12) positionné à une position d'observation, que les rayons issus d'un objet réel (Or), positionné à une position réelle (Pr), et présentant une dimension selon une direction (X) dite dimension réelle (Dr), proviennent : o d'un premier objet virtuel (01) lorsque l'objet réel (Or) est observé par la première unité d'observation (14), le premier objet virtuel (01) étant positionné à une première position (P1) distincte de la position réelle (Pr) et présentant une première dimension (D1) selon la direction (X), la première dimension (D1) étant différente de la dimension réelle (Dr), et o d'un deuxième objet virtuel (02) lorsque l'objet réel (Or) est observé par la deuxième unité d'observation (16), le deuxième objet virtuel (02) étant positionné à une deuxième position (P2) distincte de la première position (P1) et de la position réelle (Pr) et présentant une deuxième dimension (D2) selon la direction (X), la deuxième dimension (D2) étant différente de la dimension réelle (Dr), une étape de calcul de la compensation propre à modifier la perception d'au moins une des deux unités d'observation (14, 16) lorsque les deux unités d'observation (14, 16) observent l'objet réel (Or) pour donner l'illusion au moyen d'observation (12) positionné à la position d'observation que les rayons lumineux issus de l'objet réel (Or) proviennent d'un troisième objet virtuel (03) positionné à une troisième position (P3) distincte de la position réelle (Pr), le troisième objet virtuel (03) présentant une troisième dimension (D3) selon la direction (X), la troisième dimension (D3) étant différente de la dimension réelle (Dr). 8.- Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape de calcul comporte la détermination par le calcul des propriétés d'une unité de compensation (20) propre à modifier la perception d'au moins une des deux unités d'observation (14, 16) lorsque les deux unités d'observation (14, 16) observent l'objet réel (Or) pour donner l'illusion au moyen d'observation (12) positionné à la position d'observation que les rayons lumineux issus de l'objet réel (Or) proviennent du troisième objet virtuel (03) et dans lequel le procédé comporte en outre une étape de fourniture de l'unité de compensation (20) calculée à l'étape de calcul. 9.- Procédé selon la revendication 7 ou 8, comprenant, en outre, une étape de fourniture d'un moyen d'observation (12).